12.20 科學家發現地核外層被金屬“雪”覆蓋

地球內部分為地核,地幔和地殼三個部分。地核又可以 細分為地核、過渡層和外地核。雖然被地幔和地殼層層包裹,但地核並非死氣沉沉。地核主要由高溫高壓的鐵、鎳流體構成,受太陽和月球潮汐力的作用不斷波動,就像是一顆跳動的巨大心臟。

科學家發現地核外層被金屬“雪”覆蓋

這顆地球心臟發出低沉的跳動聲,地質學家通過對地球“心電圖”的研究,發現了地球的核心可能被厚厚的一層金屬“雪”所覆蓋。

地球內部熔融狀態的現有模型並不能很好的解釋地核反射回的聲波數據,因此地質學家正在重新考慮地核的最外圍存在一個特殊地帶。

這個特殊地帶被厚厚的金屬碎屑填充,以至於聲音在這個區域的傳播速度明顯降低。這不僅可以告訴我們一些關於地球的地質情況,還可能有助於解釋像地球一樣的巖質行星是如何形成的。

科學家發現地核外層被金屬“雪”覆蓋

美國田納西大學(University of Tennessee)的地球化學家尼克·戴格特(Nick Dygert)說:“這是一種奇怪的想法,在外核內部幾百公里的範圍內,金屬“雪”一直下到內核。”

幾十年來,地質學家研究從地球內部反射的聲波,發現聲波通過外核較低層時,會以一種奇怪的方式減速。更奇怪的是,數據顯示,聲波在地核兩側的傳播方式有著顯著的不同,在整個西半球的傳播速度要比東半球慢得多。

就好像地核被粘性物質覆蓋了,並且這個粘性物質還沒有完全覆蓋整個地核。

尼克·戴格特的研究團隊中,有來自德克薩斯大學的地質學家,以及四川大學的物理學家。研究團隊用鐵合金製作了新的地球模型,新的模型揭示了地核聲波回聲的異常。

早在20世紀60年代初,俄羅斯地質學家斯坦尼斯拉夫·伊西福維奇·布拉金斯基(Stanislav Iosifovich Braginskii)就首次提出了類似想法,斯坦尼斯拉夫幾十年來一直在探索解釋從地核輸送熱量的對流過程。

用金屬“雪”來描述這個特殊地帶能很好的解釋聲波反射的數據,但地核內部高溫高壓,這種環境下似乎很難存在微小的金屬顆粒結晶。

戴格特的團隊利用最新的礦物物理數據,模擬地核附近的環境,展示了由鐵、硅和氧組成的化合物在適當的溫度下,是如何從液態凝固成晶體顆粒。

金屬“雪”能夠解釋聲波減速的原因,還可以解釋為什麼地核不是一個完美的球體。

東西半球地核周圍的特殊金屬“雪”層分佈不均,解釋了兩個半球向太空輻射能量的方式。這種分佈差異使得向地核發射的聲波在西半球的傳播速度比東半球慢得多。

四川大學原子與分子物理研究所的張友君是此研究的負責人之一,他說:“內核邊界不是一個簡單光滑的表面,它可能會影響內核的熱傳導和對流。”

科學家發現地核外層被金屬“雪”覆蓋


無數的鐵晶體像雪一樣堆積在地核周圍給人以詩一樣的美感,這種反常的現象也許能夠幫助我們瞭解在地球形成之初我們的地核是什麼樣的,以及在遙遠的以後會變成什麼樣的。

加州大學伯克利分校的地球科學家布魯斯·巴菲特(Bruce Buffet)他認為這樣的模型有助於幫助我們瞭解地球以及地球這樣的巖質星球是如何形成的。將模型與聲波異常聯繫起來,我們可以推斷出地核的可能成分。

畢竟沒有到達地心,誰也不知道地核到底是怎樣的,時間會證明新的地核鐵“雪”模型是否有價值,更接近真實情況的地核模型能夠解釋地磁場以及火山地震等。

科學家將會繼續聆聽地核發出的低沉心跳聲。


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