撰稿：白小白，編輯：徐德文
我們知道，地殼和地幔之間通過板塊運動不斷交換物質，板塊俯衝進入地幔，地幔物質又通過火山回到地表；在廣袤無際的大海底部，地殼就更年輕了，來自地幔的巖漿通過中洋脊湧出，推動地殼快速回到地幔裡——通常不會超過2億年，新的海底地殼就會輪迴到暗無天日的地幔裡自怨自艾。那麼，地球深處地地幔和地核之間又有沒有物質交換呢？
數十年來科學家們對此一直爭論不休。由於地核遠在2900公裡的地球深處，科學家們不方便，更主要是依靠目前的技術，還沒能耐派出什麼探測器抵達這個深度一探地核的秘密，所以無論是普通人還是科學家，雖然對地核都充滿無以言表的嚮往，卻一直不得入門之法而深感惆悵。
不過最近，來自卡爾頓大學地球科學系的一項新研究，卻找到了巧妙探測地核與地幔是否存在物質交換的辦法。研究表明，在過去的25億年裡，我們的地球內核一直在向外洩漏物質，這些物質確實通過某種機制轉移到了地幔底部，進而到達地表。
當然，科學家們並沒有採用簡單粗暴的方式，向地下打孔以直抵地核，這既不現實也不科學，甚至算作科幻都很勉強，估計連張飛李逵魯智深也不屑為之。卡爾頓大學的哈尼卡·裡佐（H.Rizo）博士，以及她的研究團隊以地球內部的金屬元素鎢（W）作為突破口，揭開了地核與地幔悄悄傳送物質的秘密。
我們知道，地核的成分主要是鐵鎳，以及溶解在其中的鎢、鉑、金等元素。其中鎢的兩種同位素182W和184W，科學家們認為可以用作示蹤劑來跟蹤地核成分的移動。因為在原始地球分異成地核和地幔的時候，親鐵元素鎢一心投奔了地核，而親巖元素鉿則留在地幔中。由於鉿的同位素182Hf會衰變成182W，而其半衰期僅890萬年，這就意味著經過漫長的地質年代，地幔中的182Hf會全部衰變成182W，導致地幔中W182的含量顯著升高。
科學家們可以通過比較地幔中W182和W184的比例來確定是否有地核物質洩漏到了地幔中：如果沒有交換，地幔中的W182/W184同位素比例不會發生變化；如果有交換，則地核中的W182和W184來到地幔中後，會導致W182/W184的比值減小。那麼到哪裡去尋找W182/W184的比值數據呢？
這就是本文開頭提到的火山運動，科學家們利用印度洋西部留尼旺島、南部凱爾蓋朗群島的火山巖，夏威夷的玄武巖以及西澳大利亞皮爾巴拉克拉通的太古宙巖石，對來自地球不同歷史時期地幔物質中的W182/W184比值進行了分析。結果表明，從地球誕生後43億年到27億年前，很少甚至根本沒有物質從地核滲透到地幔；而在之後的25億年裡，地幔的鎢同位素比例卻發生了明顯的變化。研究人員推斷，大約在26億年前的太古宙末期，由於地球板塊運動而觸發了地幔中的對流，導致鎢從地核洩漏到了地幔裡。
那麼這些鎢元素是如何洩漏出來的呢？研究發現，地幔柱從地核與地幔的邊界升起，地球表面的巖石則在板塊俯衝作用下進入地幔，這個過程像是一個蹺蹺板，地表的富氧物質會被帶入地幔深層，導致地核與地幔邊界處氧氣濃度增加，迫使鎢從地核中分離出來進入地幔之中；或者，地球內核的固化也會增加外核的氧濃度，讓鎢從外核中洩露出去，這樣的情況或許可以告訴我們更多地核演變的信息，甚至揭開地球磁場何時形成的秘密。
這項研究發表在上月的《Geochemical Perspectives Letters》期刊上。