地球的固体金属内芯在一侧的增长比另一侧的增长更多

直到1936年才发现地球的固体金属内核,在我们之下超过5,000公里。将近一个世纪后,我们仍在努力回答有关何时以及如何首先的基本问题

直到1936年才发现地球的固体金属内核,在我们之下超过5,000公里。

大约一个世纪后,我们仍在努力回答有关何时以及如何首次形成的基本问题。

这些并不容易解决。我们不能直接采样内部核心,因此揭开其奥秘的关键在于地震学家之间的合作,他们与地震波,地球动力学家间接地采样了它,他们创建了动力学模型和矿物质学家,他们研究了铁的行为。高压和温度下的合金。

将这些学科结合在一起,科学家提供了一个重要的线索,了解我们脚下发生的几英里。在一项新研究中,他们揭示了地球的内核在一侧的增长速度比另一侧的增长更快,这可以帮助解释内核的年龄,以及地球磁场的有趣历史。

早期地球

地球的核心是在我们星球在最初的2亿年内的45亿年历史上很早就成立的。重力将较重的铁拉到了年轻星球的中心,留下了岩石的硅酸盐矿物质,以构成地幔和外壳。

地球的地层在地球内捕获了很多热量。此后,这种热量的损失以及持续的放射性衰减加热,从那以后驱动了我们星球的发展。地球内部的热量损失驱动液态铁外芯中的剧烈流动,从而产生了地球的磁场。同时,地球深内部的冷却有助于动力板构造,从而塑造了我们星球的表面。

随着地球的冷却,行星中心的温度最终在极压下的铁熔点下方掉落,并且内芯开始结晶。如今,内芯每年的半径大约在大约1毫米中生长,这相当于每秒8,000吨熔融铁的固化。在数十亿年中,这种冷却最终将导致整个核心变得牢固,使地球没有保护磁场。

人们可能会认为这种固化会产生同质的固体球体,但事实并非如此。在1990年代,科学家意识到,穿越内部核心的地震波的速度意外变化。这表明内核正在发生不对称的事情。

具体而言,内核的东部和西部两半显示出不同的地震波动变化。内部核心的东部是亚洲,印度洋和西太平洋,西部位于美洲,大西洋和东太平洋。

作者提供的Sanne Cottaar

这项新研究使用了新的地震观测来探究这一谜团,并结合了地球动力学建模以及对铁合金在高压下的行为方式的估计。他们发现,位于印度尼西亚班达海下方的东部内部核心的增长速度比巴西下面的西侧快。

您可以想到这种不平衡的生长就像试图在仅在一侧工作的冰箱中制作冰淇淋:仅在冷却有效的冰淇淋侧面形成冰晶。在地球上,不均匀的生长是由地球的其余部分引起的,从内核的某些部分吸收热量,而不是其他部位。通过爬行的内部流动过程,该过程保持内核的球形形状。这意味着地球没有倾斜的危险,尽管这种不均匀的生长确实被记录在我们星球内部核心的地震波动中。

约会核心

那么,这种方法是否有助于我们了解内部核心的年龄?当研究人员将他们的地震观察与流程模型相匹配时,他们发现内部核心很可能在整个核心的中心较早地介绍了5亿至15亿年的历史。

研究报告说,这个年龄范围的年轻端是更好的匹配,尽管较旧的端匹配了通过测量地球磁场强度的变化而进行的估计。无论哪个数字都是正确的,很明显,内核是一个相对的年轻人,在第九和第三个像地球本身一样古老的地方。

这项新作品展示了内核的强大新模型。但是,作者做出的许多物理假设必须正确。例如,该模型仅在内部核心由铁的一个特定晶体相组成时起作用,铁存在一些不确定性。

我们的内部核心不平坦会使地球与众不同吗?事实证明,许多行星体有两个彼此不同的半部分。在火星上,北半部的表面较低,而南半则更山。月球的近侧地壳在化学上与远处的外壳不同。在汞和木星上,不是表面不平坦,而是磁场,磁场不会在北方和南部之间形成镜像。不平衡的天体太阳系中的不对称行星。

杰西卡·欧文(Jessica Irving),布里斯托尔大学(University of Bristol

本文根据Creative Commons许可从对话中重新发布。阅读原始文章。

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