هسته زمین توپی جامد از جنس آهن و نیکل است که درون لایه‌ای از فلز مایع می‌چرخد. اما این توپ ممکن است آن‌قدر که به‌نظر می‌رسد، ساده نباشد: پژوهش جدیدی نشان می‌دهد هسته داخلی زمین حاوی هسته داخلی خودش است. اگر این‌طور باشد، درونی‌ترین هسته ممکن است مرحله اول تکامل زمین را در خود ثبت کرده باشد.
به‌گزارش ساینتیفیک آمریکن، دانشمندان علوم زمین از مدت‌ها پیش مشاهده کرده‌اند که امواج لرزه ناشی از زمینلرزهها در قلب هسته داخلی زمین به‌طرز متفاوتی نسبت‌به لایه‌های بالایی حرکت می‌کند که نشانگر نوعی تغییر بافت است. بااین‌حال، فقط تعداد معدودی موج لرزه قابل استفاده شناسایی شده است که از درونی‌ترین بخش این هسته داخلی عبور کرده باشند، بنابراین دانشمندان داده‌های بسیار اندکی دارند که براساس آن‌ها ترکیب هسته داخلی زمین را مطالعه کنند.
در پژوهشی که ۲۱ فوریه در مجله‌ی Nature Communications منتشر شد، زلزله‌شناسان با استفاده از روش جدیدی که بازتاب‌های زمین‌لرزه را دنبال می‌کند، هسته داخلی زمین را مورد مطالعه قرار دادند و متوجه شدند نحوه حرکت امواج در قطر حدود ۱۳۰۰ کیلومتر داخلی‌ترین هسته تغییر می‌کند. تان سون فام، یکی از نویسندگان مقاله، پژوهشگر پسادکتری زلزله‌شناسی در دانشگاه ملی استرالیا میگوید: «این روش جدیدی برای نمونه‌برداری از بخش داخلی‌تر هسته درونی است. ما شواهد موجود برای وجود هسته درونی داخلی‌تر را تقویت می‌کنیم که باید توپی به اندازه حدود نصف هسته داخلی باشد.» قطر هسته داخلی زمین اندکی بیشتر از ۲۴۰۰ کیلومتر است.
بااین‌حال تمام لرزه‌شناسان با مشاهدات فام و همکارانش مبنی بر وجود هسته درونی‌تر متمایز موافق نیستند. دن فراست، زلزله‌شناس دانشگاه کارولینای جنوبی که در مطالعه مشارکت نداشت، میگوید: «تغییر در رفتار امواج احتمالا دقیق است و با پژوهش‌های گذشته مطابقت دارد.» اما او میگوید نتایج را می‌توان با تغییر تدریجی درون هسته به‌جای تغییری ناگهانی و متمایز مرتبط دانست. فراست میگوید: «فکر نمی‌کنم نیازی به تقسیم‌بندی به چند لایه وجود داشته باشد.»
تنها راه بررسی هسته درونی زمین استفاده از امواج زمینلرزهها است. با تجزیه‌و‌تحلیل نحوه تغییر امواج حین حرکت در اعماق زمین، پژوهشگران می‌توانند درمورد ویژگی‌های موادی که امواج از آن‌ها عبور می‌کنند، نتیجه‌گیری کنند. برای انجام این کار روی هسته درونی، به زلزله‌ای قوی نیاز است که در یک سمت سیاره رخ دهد و ابزارهای لرزه‌نگاری باید بتوانند امواج را درست در سمت مقابل ثبت کنند. در غیر این صورت، سیگنال موج به‌طور مستقیم از مرکز هسته عبور نمی‌کند.
فام و همکارش هروویه کالچیچ از روش دیگری استفاده کردند. فام میگوید به‌علت افزایش روزافزون تعداد حسگرهای زمین‌لرزه که در سراسر جهان مستقر می‌شوند، تشخیص سیگنال‌های لرزه‌ای خیلی ضعیف نیز ممکن شده است.
فام و کالچیچ سیگنال‌ها را از زمین‌لرزه‌های بزرگ‌تر از ۶ ریشتر جمع‌آوری کردند. این زمینلرزهها امواجی را تولید می‌کنند که به‌طور مکرر در سراسر زمین انعکاس پیدا می‌کنند. امواج منعکس‌شده بسیار کوچک هستند، زیرا حین عبور از زمین انرژی خود را از دست می‌دهند. اگرچه حین عبور از اعماق زمین چندین بار از هسته داخلی زمین می‌گذرند. پژوهشگران این سیگنال‌های ضعیف مکرر را با هم جمع کردند. فام میگوید: «می‌توانیم سیگنال‌هایی را ثبت کنیم که در گذشته بسیار ضعیف بودند، اما اکنون می‌توان آن‌ها را تقویت کرد.»
نتایج فام و کالچیچ تفاوت بزرگ‌تری را در نحوه تاثیر زاویه امواج بر سرعت آن‌ها (پدیده‌ای که ناهمسانگردى خوانده می‌شود) در مرکز هسته داخلی در مقایسه با ناحیه بیرونی‌تر هسته آشکار کرد.
طرفداران هسته درونی‌تر متمایز می‌گویند رویداد چشمگیری در تاریخ زمین ممکن است نحوه جامد شدن و رشد هسته زمین را تغییر داده باشد. فام میگوید اگر این‌طور باشد، لایه‌های متمایز می‌توانند به‌عنوان کپسول زمان سیاره‌ای عمل کنند. اما سایر زمین‌شناسان استدلال می‌کنند آلیاژ آهن‌نیکل که هسته داخلی زمین را می‌سازد، در اعماق هسته حالت بلورین سازمان‌یافته‌تری به خود می‌گیرد و این تغییر بر نحوه حرکت امواج در بخش درونی‌تر هسته داخلی تاثیر می‌گذارد.
طبق فرضیه فوق‌الذکر، هسته درونی در طول تاریخ درحال جامدشدن بوده است و تمایز هسته درونی دیگر چندان معنی‌دار نیست. تغییر در الگوی بلوری‌شدن به‌تدریج اتفاق می‌افتد و مرز مشخصی را بین داخلی‌ترین هسته درونی و بقیه هسته درونی ایجاد نمی‌کند.
اگرچه فراست با تفسیر فام و کالچیچ از یافته‌هایشان مخالف است، استفاده از پژواک‌های ضعیف زمینلرزهها را برای بررسی هسته زمین تحسین می‌کند. او میگوید: «کاری که آن‌ها انجام داده‌اند، بسیار ارزشمند است، زیرا این روش آنچه را که برای بررسی درون زمین لازم است، تغییر می‌دهد و موجب می‌شود زلزله‌های بیشتری برای بررسی دردسترس ما باشد.»
