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        新認(rèn)知!地核最內(nèi)部是個(gè)鐵球

        2023-05-30 12:16:09
        海外星云 2023年3期
        關(guān)鍵詞:國(guó)立大學(xué)鐵球攝氏度

        作為地球上最神秘的地方之一,地球的固體內(nèi)核處于地球上最極端的溫度和壓力環(huán)境中,其壓力超過(guò)300萬(wàn)個(gè)大氣壓,溫度接近太陽(yáng)表面,約5726攝氏度。由于內(nèi)核遠(yuǎn)非人類(lèi)所能觸及,我們只能從地震產(chǎn)生的地震信號(hào)中推斷其密度和化學(xué)成分。

        澳大利亞國(guó)立大學(xué)地球物理學(xué)家喬安妮·斯蒂芬森曾解釋說(shuō):“傳統(tǒng)上,我們被告知地球有四個(gè)主要層:地殼、地幔、外核和內(nèi)核。”

        我們對(duì)地殼之下的了解主要是從火山爆發(fā)及地震波的震動(dòng)中推斷出來(lái)的。從這些間接觀(guān)察中,科學(xué)家們計(jì)算出,溫度超過(guò)5000攝氏度的灼熱內(nèi)核僅占地球總體量的1%。

        地球的最內(nèi)部——地心到底是什么樣?國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》在線(xiàn)發(fā)表的一篇論文稱(chēng),地球最內(nèi)核可能是一個(gè)位于內(nèi)層的半徑約650千米的鐵球,且鐵球與地球內(nèi)核的外層分離。

        該論文的標(biāo)題是《高達(dá)五倍的混響波通過(guò)地球中心和明顯各向異性的最內(nèi)層的核心》。該論文的通訊作者和第一作者是澳大利亞國(guó)立大學(xué)地球科學(xué)研究院博士后潘清山,論文的另外一名作者是澳大利亞國(guó)立大學(xué)地球科學(xué)研究院地震學(xué)和數(shù)學(xué)地球物理學(xué)系主任、教授赫爾沃耶·特卡爾契奇。

        這項(xiàng)目前為止最新的研究或能增進(jìn)我們對(duì)地球形成與演化的理解。長(zhǎng)期以來(lái),研究人員一直對(duì)這樣一個(gè)最內(nèi)核的存在與否及其大小提出了假說(shuō),但這些假說(shuō)一直存在爭(zhēng)議。由于缺乏靈敏度能達(dá)到給地球深層內(nèi)部采樣的探測(cè)器,探測(cè)地球最內(nèi)核的工作一直難有進(jìn)展。

        澳大利亞國(guó)立大學(xué)地球科學(xué)研究院的科學(xué)家們此次梳理了當(dāng)前探測(cè)器的數(shù)據(jù),測(cè)量了地震在地球內(nèi)部傳播過(guò)程中產(chǎn)生的地震能量波的不同。他們首次觀(guān)察到了這些波沿著整個(gè)地球直徑來(lái)回傳播了最多5次。這些波揭示了一個(gè)與此前認(rèn)知不同的存在,其半徑大約為650千米,且與內(nèi)核的外層分離。研究人員認(rèn)為,它的內(nèi)界面或許反映出內(nèi)核的生長(zhǎng)曾發(fā)生過(guò)快速變化。仍需進(jìn)一步研究最內(nèi)核與內(nèi)核外殼之間過(guò)渡的特征,從而更好地理解地球的深層內(nèi)部和形成史。

        英國(guó)廣播公司2015年8月發(fā)布的一篇文章稱(chēng),幾乎可以確定地核主要是由鐵組成的。人們認(rèn)為地核中大約80%的成分是鐵,盡管精確的數(shù)值仍有待確定。鐵是銀河系中最常見(jiàn)的元素之一,同時(shí)也普遍存在于隕石之中。但地表的實(shí)際含鐵量就比我們想象中要少得多了。所以有理論認(rèn)為,在45億年前地球形成之時(shí),大量的鐵都沉降到地核中了。

        此外,還有一項(xiàng)地心研究值得關(guān)注:地球的內(nèi)部核心可能富含氧氣。

        人們普遍認(rèn)為內(nèi)核中存在輕質(zhì)元素,但其類(lèi)型和含量仍有爭(zhēng)議。宇宙化學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)表明,它應(yīng)該含有硫、硅、碳和氫。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算也證實(shí),這些元素與純鐵混合,在地球深處的高溫高壓條件下形成各種鐵合金。

        然而,與我們密切相關(guān)的氧,通常認(rèn)為被排除在內(nèi)核之外。這主要是因?yàn)樵诘乇砘虻蒯-h(huán)境中從未發(fā)現(xiàn)過(guò)富含鐵成分的鐵-氧合金。所有已知的鐵氧化物中的氧含量都大于或等于50個(gè)原子百分比。盡管人們一直在試圖合成具有富鐵成分的氧化鐵化合物,但這種物質(zhì)還從未被發(fā)現(xiàn)。地球的內(nèi)部核心是如此“缺氧”嗎?

        科學(xué)家通過(guò)研究揭示,富含鐵的鐵-氧合金在近3億千帕的極端壓力和超過(guò)約2726攝氏度的高溫下是穩(wěn)定的。該結(jié)果證明了氧氣可以存在于固體內(nèi)核中,這為進(jìn)一步了解地核的形成過(guò)程和演化歷史提供了關(guān)鍵的因素。

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