科学家现在发现,地球内核可能正在融化。
这种融化实际上可能与地球表面研究人员表示,并补充说,这一发现有助于解释地核如何产生地球的能量。
地球内核是一个宽约 1,500 英里(2,400 公里)的固体铁球,与月球大小大致相同。这个球的周围是一个主要由液态铁镍合金组成的外核、一个高粘性的地幔层,以及形成行星表面的固体地壳。
随着地球从内到外冷却,熔化的外核慢慢冻结。这导致固体内核以每年约 1 毫米的速度增长。
然而,科学家现在发现内核可能同时正在融化。
英国利兹大学地震学家、研究人员塞巴斯蒂安·罗斯特说:“标准观点认为,内核完全冻结并逐渐膨胀,但似乎有些区域的内核实际上正在融化。” “从地核到地幔的净热量流动确保了外核材料仍然整体冻结,并且随着时间的推移仍在增长,但这绝不是一个统一的过程。”
随着地球内部冷却,相对较热和较冷的物质在地球内部搅动,这一过程称为对流。地核物质的翻滚,加上地球的自转,产生了。
研究人员利用外核对流计算机模型与地震学数据相结合,发现地核和地幔边界处的热量流动取决于上覆的地幔。有时,地幔的性质足以迫使热量从地幔返回到地核,导致某些地方融化。
利兹大学地球物理学家研究员乔恩·蒙德 (Jon Mound) 告诉 OurAmazingPlanet:“在任何给定时间,内核表面只有一小部分可能正在融化。” “然而,考虑到内核的大小,即使只有 1% 的表面正在融化,这当然是可能的,这相当于略低于 200,000 平方公里(77,000 平方英里)。”
例如,当谈到非洲和太平洋下方的大片地区时,最低地幔的温度高于平均水平,这些地区下方的外核可能会变得足够热,足以开始融化内核。另一方面,在所谓的地震活跃区域下方《火环》这是一个环绕太平洋的火山和地震活动频繁的区域,被吸到地幔底部的海洋板块的冷残余物正在从地核吸收大量热量,帮助地核冻结。
这些发现表明,“地核的整体动力学在某种程度上与板块构造有关,而从表面观测来看这一点并不明显,”芒德说。
该模型还可以解释过去研究发现的地震异常,这些异常表明内核周围有一层致密的液体。罗斯特说:“局部熔化理论还可以解释其他地震观测结果,例如,为什么地震产生的地震波穿过核心某些部分的速度比其他部分快。”
“地球磁场的起源对科学家来说仍然是个谜,”芒德指出。 “如果我们的模型得到验证,这将是了解内核如何形成的一大进步,这反过来又有助于我们了解内核如何产生地球磁场。”
这项工作仍有很多不确定性。芒德说:“我们不知道到底有多少热量通过地核,也不知道地幔底部的温度变化模式有多强。” “因此,可能无法获得引发熔化所需的核心流量——并非我们运行的所有模型都给出了熔化。”
此外,“一个普遍的问题是,所有地核动力学的计算机模型实际上都无法捕获真实的动力学,因为没有人拥有足够的计算机能力来运行在空间和时间分辨率方面都有足够细节的模型,”芒德补充道。 “这些模型产生了我们在地核中观察到的许多行为,但我们不能确定我们的动力学是否正确。”
为了了解核心是否真的正在融化,“我们需要更大的地震仪阵列,更均匀地分布在世界各地,特别是在海洋中,这是一个技术障碍,”芒德说。此外,“我们需要开发能够探索内核压力和温度条件的实验室设备——我们即将能够可靠地做到这一点。”
Mound、Rost 及其同事 David Gubbins 和 Binod Sreenivasan 在 5 月 19 日出版的《自然》杂志上详细介绍了他们的发现。









