不对称生长对地球内核粘度的启示

两个主要地震特征表征了地球内核：南北极各向异性和 P 波速度与衰减的东西不对称性。如果剪切变形是由对流运动引起的，则预期会出现各向异性。平移最近被提出作为内核对流的一种重要模式。结合简单的扩散晶粒生长模型，该机制能够解释观测到的地震不对称性，但无法解释整体各向异性。因此，必须在由更高阶对流模式引起的剪切运动中寻找各向异性的来源。利用混合有限差分数值球谐函数 Navier-Stokes 求解器，我们在内核边界具有渗透边界条件的三维球模型中研究了平移与对流之间的相互作用。三个参数独立作用：粘度、内部加热和外核中的对流速度。我们的数值模拟表明，当内核粘度高于 $10^{20}$ Pas 时，纯平移占主导地位。当粘度低于 $10^{18}$ Pas 时，平移几乎完全受到对流运动的阻碍。在这两个值之间，平移和对流同时发展，但对流下沉仅限于发生结晶的最冷半球。在相反的一侧，剪切几乎不存在，从而允许晶粒生长。我们提出，数值模型中观察到的平移与共存的对流导致了地震不对称性，但将变形仅局限在一个半球。