據(jù)5月19日報(bào)道，英國利茲大學(xué)、美國加州大學(xué)圣地亞哥分校和印度理工大學(xué)聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)，由于上覆層地幔的熱量循環(huán)作用，地球內(nèi)核從整體上在凝固，但局部存在融化現(xiàn)象。新研究有助于人們進(jìn)一步理解地球內(nèi)核的形成以及作為“地球發(fā)電機(jī)”的外核是怎樣產(chǎn)生地磁場的。相關(guān)論文發(fā)表在5月19日的《自然》雜志上。
地球內(nèi)核是個(gè)像月球大小的固體鐵球，外面被高速流動(dòng)的液態(tài)鐵鎳合金(也有些其他較輕元素)外核、高黏度的地幔和固態(tài)的地殼所包圍。經(jīng)過幾十億年，地球內(nèi)部冷卻下來，一部分鐵核凝固，因此內(nèi)核以大約每年1毫米的速度生長。而地球內(nèi)部在冷卻中將散發(fā)出的熱量傳到地幔層，就像火爐上開水的對流，較熱的地幔運(yùn)動(dòng)到表面，較冷的地幔進(jìn)入中心。這種逸熱效應(yīng)提供的地質(zhì)動(dòng)力與地球的自旋相結(jié)合產(chǎn)生了地磁場。
之前的觀點(diǎn)認(rèn)為，整個(gè)地球內(nèi)核都在凝固并逐漸向外生長。但新研究顯示，雖然整體上說，從核到幔的熱量流動(dòng)網(wǎng)確保了外核物質(zhì)凝固使內(nèi)核生長，但內(nèi)核的某些區(qū)域確實(shí)在融化。
研究小組用計(jì)算機(jī)模擬外核對流模型并結(jié)合地震學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在核—幔邊界的熱量流動(dòng)變化依賴于上覆地幔結(jié)構(gòu)。在地震活躍區(qū)下面，沿著“環(huán)太平洋火山帶”構(gòu)造板塊正在向下潛沒，剩余的處于地幔底部的較冷海洋板塊通過地幔從地核吸取了許多熱量，這種地幔制冷使得較冷物質(zhì)向下流動(dòng)，使得部分內(nèi)核凝固。反過來，在非洲和太平洋下面兩個(gè)大區(qū)域，其最下面的地幔比地幔平均溫度要高，這些區(qū)域下面的外核會(huì)變暖，慢慢融化變成固體的內(nèi)核。
論文合著者、印度理工學(xué)院比諾德-斯利尼瓦薩說：“如果地球內(nèi)核某些地方在融化，在接近內(nèi)—外核邊界的地方，其動(dòng)力作用會(huì)比以前認(rèn)為的更加復(fù)雜。一方面，從純鐵內(nèi)核的邊界會(huì)不斷釋放出一團(tuán)團(tuán)較輕元素；另一方面，融化在邊界上會(huì)形成一層高密度液體，較輕元素將從這里升起。”
論文作者之一、利茲大學(xué)喬恩-蒙德博士表示，由于樣本無法從地球中心采集，只能通過地表檢測和計(jì)算機(jī)模型來推測地球核心發(fā)生了什么，地球磁場的起源依舊是個(gè)謎。根據(jù)地震觀測數(shù)據(jù)顯示，圍繞著內(nèi)核有一個(gè)高密度的液態(tài)層，而且地震產(chǎn)生的震波在地核的某些部分傳播得更快。局部融化理論可為此提供相對簡單的解釋。
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