研究发现地球内核的铁可能处于奇怪的“超离子”状态

在地壳深处，经过厚厚的地幔和液体外核，有一个 1,220 公里（760 英里）长的固体内核球。

但一项新的研究表明，内核根本不是固体，而是形成了一个“超离子态'含有氢、氧和碳，使其不同于液体或固体。

我们无法准确地钻探到地球中心 6,371 公里（3,959 英里）的地方来检查到底发生了什么，所以科学家们使用地球的天然钻探？地震产生的地震波？ 了解我们星球的组成。

然而，即使有了这些测量结果，内核仍然在某种程度上是一个神秘。 在20世纪30年代，间接证据表明它可能是可靠的，几十年后它被认为是一种结晶铁。 但这个位于地球中部的极其炎热、极其致密的球体仍然让我们重新猜测那里正在发生什么。

我们从地震波数据中得知，内核很软，剪切波速度较低，这意味着它不可能只是固态铁或铁合金。 一些科学家认为可能存在第二内层内核，而其他人则认为，由于密度比纯铁的预期密度要轻，因此可能存在一些轻元素作为合金。

但一项由 Yu He 领导的新研究中国科学院，现在已经研究了这种元素混合物可能存在的物质的潜在相，得出的结论是核心的“固态”状态可能实际上是超离子态。

“我们发现六方密排铁中的氢、氧和碳在内核条件下转变为超离子态，表现出像液体一样的高扩散系数，”该团队在他们的新论文中写道。

“这表明内核可能处于超离子态而不是正常的固态。”

超离子是另一种？ 与固体、液体和气体一起？ 但有明显的差异。 在超离子水中 ?这是最近在实验室制作的？ 极高的温度和压力会分解每个水分子，使氧离子形成固体，而氢离子则更像液体一样漂浮在周围。

在地球炽热的内核中，研究小组使用计算机模拟地震波如何通过不同的元素组合传播，并发现铁与碳、氢和氧的合金可以像超离子水一样发挥作用。

铁原子在晶格结构中是“固体”，而碳、氢和氧分子会扩散通过介质，形成液体状元素。

“这很不正常”他说。“铁在内核边界的凝固并没有改变这些轻元素的流动性，轻元素的对流在内核中是连续的。”

这项工作不太可能成为这个主题的最终定论。 论文的结论为这种较软且密度较低的纯铁提供了一个很好的模型，但它没有回答有关内核的另一个问题？为什么会这样似乎整体不均匀。

为此，我们只需要继续挖掘。

该研究发表于自然。