固体地球是个动态的星球，在地质的历史中不断的变化，其动力来源于地球内部。通常这个过程非常缓慢，然而过去三十年利用重复地震波形的研究已经充分证明，位于地球最中心的内核存在几年和几十年的人生的时间尺度上的变化。相比之下，其他地球深部区域，如下地幔和外核，是否也存在人类可观测的十年尺度上的结构变化，一直是国际地球科学研究的重要前沿问题。

       地球下地幔和液态外核跨过核幔边界，是深部热量传输、物质循环、地磁场形成及地核地幔耦合的关键区域。近年来的研究，基于少量的重复地震波形记录，提出地球最下部地幔和液态外核存在十年尺度的波形变化，被分别解释为超低速体（ULVZ）的快速演化和外核轻元素局部异常的快速运移（图1）。如果这一结论成立，将意味着地球深部动力学过程远比传统认识更加剧烈，对理解核幔相互作用和地磁场演化具有重要意义。

       然而，利用重复地震探测地球深部的微小变化，对震源重复性和台站仪器精度有极高的要求。围绕这一关键前提，我院宋晓东教授团队及合作者系统分析了其地震学证据，重点检验重复地震震源重复性和台站长期稳定性。研究发现：最下部地幔研究采用的重复地震未达到高精度时间变化研究所需重复程度；在多个全球台站，直达P波尾波及未采样超低速体的S波也出现类似波形变化，说明观测更可能反映震源细微差异。在外核研究方面，团队利用深度震相重新约束地震对中的两次地震的相对震源深度差约5.2千米，并结合三维波场模拟和全球观测表明，震源深度差、传播路径变化及三维地幔非均匀性可解释此前大部分约1秒走时异常，且类似时变并非外核采样震相SKS所特有。此外，团队对之前研究的关键台站IU.SDV的分析表明IU.SDV台站两套共址宽频带地震仪偶尔出现波形偏移，其模式与所谓最下部地幔快速变化特征高度一致（图 2），显示仪器响应和计时稳定性可能影响高精度时间变化研究。

       研究认为，现有地震观测尚不足以证明最下部地幔或液态外核存在十年尺度快速结构变化，但不排除这些区域存在时间变化。这个探测任务挑战性极大，未来需依托多组高质量重复地震、多条独立传播路径和多震相交叉验证，并结合共址地震仪对比，系统排除震源、路径、仪器和计时等非目标因素。

      以上成果以“Evaluation of seismological evidence for decadal changes in Earth's lowermost mantle and outer core”为题发表于Nature旗下的 Communications Earth & Environment。南京大学杨翼特聘研究员为第一作者，宋晓东教授和杨翼为共同通讯作者，李昌辉、Adam T. Ringler、江欣余、吴恺欣为共同作者。研究获深地国家科技重大专项、国家自然科学基金和江苏省杰出青年科学基金资助。

图1｜近年来关于地球下地幔和外核十年尺度变化的代表性观测及其解释。

2025年《Nature Communications》和2022年《Communications Earth & Environment》分别将重复地震观测到的SKS、S-Scd-ScS等震相波形变化解释为最下部地幔超低速体（ULVZ）的快速演化和液态外核轻元素局部异常的快速运移。本研究系统评估了这些观测证据的可靠性。

图2｜共址双地震仪揭示台站仪器稳定性对波形变化的影响。

左侧为IU.SDV台站两套共址地震仪记录的2009年地震波形对比，右侧为此前研究比较2000年和2009年两次地震得到的波形变化。两者表现出高度相似的变化模式，说明此前报道的时间变化信号很可能受到台站仪器稳定性或计时问题的影响，而并非反映最下部地幔发生了十年尺度结构变化。

论文链接：

Yang, Y., Li, C., Ringler, A. T., Jiang, X., Wu, K., & Song, X. (2026). Evaluation of seismological evidence for decadal changes in Earth’s lowermost mantle and outer core. Communications Earth & Environment. https://doi.org/10.1038/s43247-026-03961-7