皇冠APP(www.huangguan.us):地球的焦点正在变形?

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地球的内部就像是一颗洋葱,可以分为差其余层。地球的最外面是一层薄而严寒的岩石外壳,它包裹着一层厚约2900千米的热岩地幔。地球的焦点由两部门组成,一部门是由液态的铁和镍组成的外核,另有一部门是由固态的铁和镍组成的内核

地球的结构 | Pixabay

随着时间的推移,地球温度下降,液态的外核逐渐冻结、凝固,生长成新的内核。现在,固态的铁镍内核半径已到达1200千米。最近,加州大学伯克利分校的一组研究职员发现,由于某种未知的缘故原由,自地球的铁镍内核从熔融状态冻结成固态这一历程最先,固体内核的一侧就比另一侧增进得更快。新的效果揭晓在了近期的《自然-地球科学》杂志上。

约莫在30多年前,有研究发现地震波从北到南的流传速率比从东到西更快。然而,没有人知道这是为什么。在一项新研究中,为了注释这种征象,研究职员确立了一个基于地球动力学和高温高压下的矿物物理学的盘算机模子。他们用这个模子来模拟铁晶体在地核的差异增进模式,以此来模拟差其余地核。

通过调整模子里的一些参数来拟合地震仪所纪录的数据,他们发现,唯一可以注释这种困扰了科学家30多年的征象的,是一个纰谬称增进的内核模子――当他们将地球的内核模子调整为东侧增进的比西侧快约莫60%时,获得的数据与地震仪所纪录的数据最为吻合。

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一个新的模子解释,东侧的内核的增进速率比西侧更快 | Marine Lasbleis

一直以来,科学家以为在重力的作用下,随着熔融铁的冷却而形成的固态铁晶体会平均地漫衍,使得地球的内核保持为一个半径平均每年增进约1毫米的球形。但新的模拟效果意味着在地球的内核中,铁的凝聚是有“偏向性”的,它在东侧凝聚得比西侧更多,而非像科学家之前所预期的那样随机、平均漫衍。

铁的凝聚为何会优先地朝着一个偏向?研究职员以为,随着铁晶体的生长,重力会将内核中多余的生长从东侧向西偏重新分配。这种在相对柔软的内核中发生的晶体移动,会使晶格沿地球的旋转轴向西排列的水平大于向东排列的水平。

随着液态铁外核(橙色)的冻结,固态的铁内核(红色)缓慢增进。地震波在地球南北南北极(蓝色箭头)之间穿过地核的速率,比穿过赤道(绿色箭头)要快。研究职员以为,这种速率上的差异可能由晶体的排列造成的,由于它们自己是各向异性的 | Daniel Frost

这种纰谬称增进还与另一个主要的问题息息相关,那就是地球磁场。在外核和地幔中,都有对流发生。铁在内核的凝固历程会释放热量,这能造成外核的缓慢沸腾;而在地幔中,随着较热的岩石向上移动,热量被从地球焦点带到地表。液态的铁外核中所发生的猛烈沸腾,导致了地球磁场的发生。

若是地球内核的增进是纰谬称的,那么珍爱了地球免受来自太阳的危险粒子的危险的地球磁场就会受到影响,这又进一步意味着这种纰谬称增进对于地球上的生命史也有着主要意义。

在新的研究中,研究职员凭证内核的热量流失方式和温度,盘算出了地球内核的岁数局限――在5亿年到15亿年之间。关于内核岁数的争论已经连续了很长时间,由于它涉及到这样一个问题,即地球磁场是若何在固体内核存在之前就已经存在了?

与已知存在了30亿年的地球磁场相比,内核是异常“年轻”的。若是内核最多只存在了15亿年,那么更古老的磁场从何而来?这是否意味着那时刻一定有其他历程推动了外核的对流?研究职员以为,较为年轻的内核岁数可能意味着在地球的早期历史中,让液态地核沸腾的热量并非来自于铁的凝聚,而是来自于其他轻元素从铁中星散。

新的地核生长模子除了给我们带来了关于内核岁数的信息之外,也同时为地球中央镍和铁的比例给出下场限。效果解释,当镍占到内核的4%到8%时,模拟效果可以准确地再现地震观察效果。这是靠近金属陨石的比例,而这些金属陨石曾经可能是太阳系中的矮行星的内核。该模子还能告诉地质学家地核的黏度,或者说其流体水平。

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