地球固态内核在外部扭矩的作用下，相对于地幔和地表旋转是近代重要的发现，但仍然存在争议。由于内核结构的复杂性，地震学测定的内核旋转速率存在着很大的误差。然而这一重要参数在地球深部动力学，尤其是对模拟地球磁场的激发过程和理解核幔耦合机制非常关键。

北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理研究所杨翼博士和宋晓东教授巧妙利用了简单而直接的观测，成功捕获了内核的相对旋转的地震信号并且精准测定出内核的旋转速率。研究利用南三明治群岛 (SSI) 的重复地震和距离它们等距的一组位于吉尔吉斯坦的台站对（AAK和KZA台）同时得到内核结构的时间变化和空间变化（图1）。在内核横向结构不均一以及超速旋转的情形下，SSI到AAK台站采样到的内核结构会被它的后续重复地震到KAZ台站的路径再次采样到。研究发现SSI地区的重复地震的间距在6-10年之间时，可以观测到此种现象（图2）。通过波形互相关精确地测量地震波到时，计算得出自1991 年至 2010 年之间的内核旋转速度比地幔每年快 0.127±0.006° （95% 置信度）。

该成果近期发表于Geophysical Research Letters, 杨翼特聘副研究员为该工作的第一作者，宋晓东教授为通讯作者。该研究受到国家自然科学基金青年基金和联合基金项目以及博士后基金会面上项目资助。文章发表在：

Yang, Y., & Song, X.D. (2022). Inner core rotation captured by earthquake doublets and twin stations. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL098393. https://doi.org/10.1029/2022GL098393

图1. 研究方法示意图。（a）内核震相射线路径的垂直剖面图，（b）射线路径在水平面投影图，红色线段代表穿透内核的路径，（c, d）横向不均一的内核结构及其在差速旋转时结构随时间变化被SSI地区的重复地震和吉尔吉斯坦的台站对（AAK和KZA）采样到。理想情况下，较早的SSI到AAK 采样到的内核结构（图c红色部分）会被较晚的重复地震到KZA再次采样到（图d红色部分）。

图2. 内核旋转信号的成功捕捉示例。(a)波形随时间的变化，（b）波形随空间（采样路径的经度）的变化，（c）1999年的AAK波形和2007年的KZA波形高度匹配。