科学意想不到，地核外层，“铁雪”正在飘落
简介：研究表明 ， 在地球外核内部 ， 凝固的铁颗粒堆积厚达320公里 ， 形成一个“白雪”覆盖的内核 。 铁颗粒的压缩有助于外核收缩及内核生长 。 对于地球核液的研究既能解释地震波的畸变 ， 也有助于寻找宜居系外行星和地外生命 。
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对于地球内部,科学家们在理论上认为它具有极高的温度和压力 。 这样的条件使得以铁和镍为主要成分的内核被分隔在固态内层和液态外层之间 。 保护着我们地球的磁场也被认为是由地核的运动造成的 ， 从而这让科学家们决定对它进行更深入的了解 。
让我们来感谢一个来自国际小组的研究, 他们发现地核区域也存在着一种地核独的“雪” 。 具体来说, 他们的研究表明在外核内部 ， 凝固的微小铁颗粒落下 ， 在外核顶部堆积了厚达320公里的“铁雪" 。 这些发现很大程度上可以巩固我们对这种影响地球力量的认知 。
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这项研究由得克萨斯大学杰克逊地球科学学院的一个小组来实施 ， 来自四川大学原子与分子物理研究所的张友君教授带领这个小组 。 这个研究的相关报告已在去年12月份的第23期地球物理研究期刊上登出 。
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这项新研究所展示的地球内部结构简图 。 .黑色和白色部分表示含有铁结晶的泥浆层 。
图片来自: UTexas/JSG
对地球内部进行研究并不是件容易的任务 ， 因为地质雷达无法探测到这样深度 ， 直接取样更是绝对行不通的 。 在这样的情况下 ， 研究人员被迫利用地震学的方法去研究地球内部 ， 比如 ， 去研究由地质活动所发出,并在地球上进行周期性传播的声波 。
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测量和分析这些波动可以帮助地理科学家更好地了解地球内部的结构和组成 。 在近年来 ， 他们注意到地震相关的波动数据和当前地核模型之间存在不一致的情况 。 经测量 ， 这些地震波在穿过外核的基层时候比预想的要慢一些 ， 而在穿过内核的东半球面时候又比预想的要快一些 。
为了解决这一困惑 ， 张教授和他的同事提出了铁结晶可能会在外核形成 ， 并在内核堆积成了一个雪盖 。 关于泥浆层存在于地球的内外核之间这个理论, 首先被S.I.Braginskii在1963年提出 ， 但是由于当时科学家普遍认为地核应该是高温高压的 ， 从而否定了这个推断 。
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不过 ， 经过一系列的基于类地核材质的实验和一些科学研究 ， 张教授和他的研究小组可以揭示在外核结晶是完全可能的 。 此外 ， 他们还发现大约百分之十五的外核最低区域可能是由基于铁元素的结晶组成 ， 最终这些结晶会落下并堆积在固态内核的顶部 。
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地球的剖面图展示了从地幔到外核再到内核的内部结构 。 图片来源: Kelvinsong/Wikipedia
"这是件很神奇的事情," Nick Dygert说到 ， 他是来自美国田纳西大学一位助理教授 ， 负责帮助JSG进行博士后的研究项目 ， “在那里,外核上的结晶像雪一样飘过数百公里降落在内核上“
就如同林俊孚教授(论文的合著者)所解释的那样 ， 这个过程就像岩石在火山内部的形成过程 。 他说到, “地球金属核的运动起来就像地壳浅层中的岩浆房一样" 。 研究小组甚至把铁颗粒在外核上堆积的原因与接近地球表面的岩浆房内部活动进行了比较 。
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