地球中心到底是什麼樣？人類挖到過多深

現象是什麼

把地球切成一半，會看到四層構造，從薄薄的岩石外殼，一路到緻密的金屬核心。地殼最薄：據美國地質調查局的資料，大陸地殼下方大約 30 公里厚，海底下方則只有約 5 公里。地殼底下是地函，一層炙熱、半固態的岩石，厚度大約 2,900 公里。

核心本身分成兩部分：一層由鐵和鎳組成的液態外核，厚度大約 2,200 公里，包著一顆同樣是鐵鎳、厚度大約 1,250 公里的固態內核。地球整體直徑大約 12,750 公里，所以固態的中心，大概落在地表正下方 6,375 公里的地方。

流行的說法

一般人對地心的想像，常常是整個內部都是液態、熔化的岩漿，好像有一片會發光的岩漿海，一不小心就會掉進去。另一個常見的誤解跟深度有關，而不是成分：以為靠現在的鑽井技術，人類已經挖得夠深，接近地心，至少接近地函。

這兩個想像都禁不起檢驗。地球最裡面那一層不是液態，而是固態金屬，雖然是全球最熱的地方，卻被壓力撐得非常堅硬。而且從來沒有任何鑽頭挖到過接近那裡的地方——各國挖過最深的洞，也只是勉強穿透地球最薄的那一層，也就是地殼。

地震波怎麼畫出地球內部

沒有人真正看過地球內部，人類挖過最深的洞，也只佔到地心距離很小的一部分。關於地球內部，幾乎所有的了解，都來自地震波——地震在地底傳送出去的震動。英國地質調查局解釋，這些波穿過密度不同的物質時，會彎折、變速，很像光通過三稜鏡，科學家因此能推算出地球內部的樣子，不需要真的看到它。

萊曼與內核的發現

核心裡面，其實還藏著第二個分界。1936 年，丹麥地震學家英格·萊曼在研究 1929 年紐西蘭附近一次地震的資料時，注意到 P 波竟然出現在「陰影區」裡——按原本的模型，那裡本來不該收到任何訊號。她判斷，液態核心裡面一定還有另一層密度更高的物質，並在 1936 年 9 月發表了一篇只有一頁、標題就叫〈P′〉的論文。

這個想法被接受花了幾年時間——英國地震學家 Harold Jeffreys 一直到 1939 年才被說服——但到了 1952 年，物理學家 Francis Birch 已經建立起證據，證明這層內部構造是固態的結晶鐵。萊曼找到的這條分界，介於液態外核和固態內核之間，後來就以她的名字命名，叫做「萊曼不連續面」。她 1993 年過世，享壽 104 歲。

地心到底有多熱

地心的溫度從來沒有被直接量過，是從鐵在極端壓力下的行為，用實驗室數據推算出來的。2013 年，由法國替代能源與原子能委員會（CEA）的 Agnès Dewaele 領軍的團隊，與法國國家科學研究中心（CNRS）和歐洲同步輻射設施（ESRF）合作，把極小的鐵樣本壓進鑽石對頂砧，用雷射加熱，再用同步輻射 X 光繞射追蹤它的熔點。

把這些量測結果外推到內核邊界的壓力，大約是 330 萬大氣壓，團隊算出那裡鐵的熔點大約是攝氏 6,000 度，正負 500 度。這項發表於 2013 年 4 月 26 日《科學》期刊的結果，比二十年前類似實驗得出的估計，高了大約攝氏 1,000 度。

人類挖過最深的洞

人類唯一嘗試直接檢驗這些數字的地方，是俄羅斯西北部的科拉超深鑽孔。根據德州大學奧斯汀分校傑克森地球科學學院的 EarthDate 網站，蘇聯科學家從 1970 年 5 月開始鑽探，到 1989 年挖到最終深度 12,262 公尺，大約 7.6 英里。1992 年，鑽探徹底停止，原因是孔底溫度達到攝氏 180 度，岩石被烤軟到像塑膠一樣。

這仍然是各國挖過最深的一個洞，而且完全沒有接近任何像地函或地核的地方：EarthDate 估算，從科拉鑽孔的底部再往下挖到地心，還要挖大約 520 倍深，也就是說，這個全世界最深的鑽孔，只挖了地心距離大約 0.19% 而已。

還在爭論的部分

地球分層的構造本身已經是確立的科學，被全世界地震紀錄累積將近一個世紀的資料反覆證實過。目前還在研究的，是內核隨時間的變化。2024 年，南加州大學 John Vidale 帶領的團隊，比對了 1991 到 2023 年間，南極南桑威奇群島附近 121 次重複發生的地震所留下的地震波。

他們發現，內核大約從 2010 年起，開始比地球其他部分轉得稍微慢一點——這是大約 40 年來第一次出現這種情況，可能和液態外核的攪動、以及上方地函的重力牽引有關。這項研究發表於 2024 年 6 月 12 日的《自然》期刊。同一個南加大團隊的後續研究，2025 年 2 月 10 日發表於《自然地球科學》，又更進一步：地震資料顯示，內核靠近表面的地方，形狀其實不是固定的，會因為液態外核的擾動而變形。Vidale 說：「我們在這項研究裡第一次觀察到的，很可能就是外核在擾動內核。」這些變化怎麼影響地球一天的長度，目前還在研究中。

結論

地球中心是一顆固態的鐵鎳球，厚度大約 1,250 公里，承受著從來沒有被直接測量過的壓力和高溫。真假檔案把地球的分層構造歸檔為「已證實」，這個結論建立在萊曼 1936 年發現內核以來，將近一個世紀一致的地震證據之上。還沒解開的，是內核如何移動、如何變形——地球物理學家仍在測量，而這也是任何鑽孔都從來不曾接近過的地方。