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人类从未抵达的地球核心什么样? 80%是铁

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发表于 2019-9-18 03:22:56 |显示全部楼层
  现在,我们已经可以大致描绘地球内部的结构图了。地球内部拥有一个熔融状态的外核,其大约从地球半径的一半深度上开始,并在大约5000公里深部上过渡为一个固态的内核,后者的直径约1220公里。
  但我们还有太多工作要去做,尤其是针对地球的内核。比如,地球内核的温度有多高?
  英国伦敦大学学院的李敦卡·沃卡尔多(Lidunka Vo??adlo)表示,这个问题的答案显然难以一蹴而就,它长期困扰着科学家,直到最近才有了一定的突破。很明显的事实是我们不可能将一个温度计放到内核里面去测量那里的温度,因此唯一的方法就是在实验室中进行模拟。
  2013年,一个法国科研小组得到了迄今最好的模拟结果。他们将纯铁施加大约相当于地核内部一半以上的压力条件并开展分析。他们得到的结论是,在地核压力条件下,纯铁的熔融温度大约是6230摄氏度,但其他物质的存在会稍稍拉低这一熔融温度,因此这一数值大约为6000摄氏度左右。尽管有所降低,但这仍然已经与太阳表面的温度相当。
  由于地球形成初期保留下来的大量热量,地球内部得以长期保持较高的温度。另外,地球内部物质的摩擦以及放射性元素的衰变过程也会产生热量。但尽管能够得到部分补充,地核的温度仍然正以大约每10亿年降低100摄氏度的速度下降。
  了解地核的温度情况非常重要,因为温度数值直接影响振动波在地核内传播的速度。科学家们非常关注这个问题,因为地震波在穿过地核时似乎有一些奇怪的表现。
  流动的液态铁在地球内部产生了强大的电流,这一电流反过来就会产生磁场,并延伸至地球周围的宇宙空间
  P波在穿过地球内核时速度异常的慢,其传播速度低于基于纯铁成分的理论预期。沃卡尔多表示:“在地震波或其他震动波中测量到的波速远低于我们在实验中或者在计算机中模拟时得到的结果。没有人知道这究竟是什么原因导致的。”
  那么这种混入的物质究竟是什么?科学家们怀疑是另外一种金属物质:镍。但根据对地震波在铁镍合金中传播情况的模拟,结果发现实验结果与实际观测数据之间并没有很好的吻合。
  沃卡尔多和她的同事们目前正在考虑是否有可能那里还存在着其他元素成分,比如硫或者硅。到目前为止,还没有任何人提出的任何理论能够完美吻合观测数据。这真像是灰姑娘遇到的问题:没有一双鞋子完全合脚。
  沃卡尔多想要尝试在计算机上模拟地球内核的物质。她希望能够找出一种物质、温度以及压力的组合,能够完美解释实际地震波观测数据给出的结果。
  她认为,其中的奥秘可能就在于,内核的物质可能处于熔融临界点附近。因此,在这样的特殊条件下,物质的性质可能会与它们在完全固态或完全液态的情况下有所不同。
  这种设想的确有望解释地球内核中地震波传播速度的异常缓慢问题。沃卡尔多表示:“如果情况的确如此,那么我们就将可以把组成物质的物理学结果与地震波实测结果相联系起来了。在此之前,人们还没能做到这一点。”
  关于地核,仍然有大量的问题尚未解决。但我们目前又根本没有办法能够钻探到非常大的深度上,但就是在这样的情况下,科学家们仍然成功地掌握了地球内部包括核心区域的大量情况。
  了解地球深部发生的这些过程将会以一种很多人没有意识到的方式,深刻影响到我们的日常生活:地球拥有一个强大的磁场,其产生的原因正是因为地球拥有液态的外核。流动的液态铁在地球内部产生了强大的电流,这一电流反过来就会产生磁场,并延伸至地球周围的宇宙空间。
  地球磁场对于我们以及其他生命的生存至关重要,因为它会阻止有害的太阳辐射抵达地球。如果地球没有熔融的外核,那么地磁场就将不复存在,而我们的生存就将面临严重危机。
  科学家们从未看到过地核一眼,然而借助地震波这一有力工具,我们对那里了解甚多。(晨风)
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