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颠覆教科书传统认知:最新发现地球“最内层地核”!

新浪科技2021-03-08 09:10:120阅
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长期以来,教科书中指出地球分为四层:地壳、地幔、外核和内核,但十几年前科学家置疑是否存在第五层?但经过数次勘测,均已失败告终,因为当时的科学技术无法勘测分析地球最深处。

新浪科技讯 北京时间3月8日消息,据国外媒体报道,也许是时候要改写教科书了,因为科学家们发现了地球中心存在“第五层”,即最内层地核。

澳大利亚国立大学地质学家创建了一种搜索算法,可使他们在数千个地核模型中进行搜索,长期以来,教科书中指出地球分为四层:地壳、地幔、外核和内核,但十几年前科学家置疑是否存在第五层?但经过数次勘测,均已失败告终,因为当时的科学技术无法勘测分析地球最深处。

地球“第五层”或将改写教科书

目前澳大利亚科学家发现了地球内核铁结构存在变化,表明在距离地球核心650公里处有一条此前未发现的“边界线”。

该研究报告第一作者乔安妮·斯蒂芬森说:“这太令人激动了,我们可能必须改写教科书了!”作为研究的一部分,研究人员使用了国际地震中心捕捉到的地震波在地球内部传播的时间数据,之后他们利用最新算法在数据中搜索,以发现地核最内部结构发生变化的相关证据。

发现铁结构中微小变化被证明是“特别困难的”,但他们可以证明地球历史上两个独立的冷却事件。这表明,在地球演变的最初几年里——大约45亿年前,曾发生了一件戏剧性未知事件。

乔安妮解释称,该大事件的具体细节仍然是一个谜团,但我们为理解地球内核增加了一块拼图。在此之前,我们对地球最深处的了解都是通过火山爆发和地震波的组合数据,这些都是间接观测,但地质学家能够确定地核温度达到5000摄氏度以上。

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之前研究表明,地球内部存在一个最内层的地核结构,相对于其他地核层具有明显的各向异性,各向异性是材料组成的差异改变地震波性质的方式。

地球内核相对较小,仅占地球体积的1%,作为一个整体存在,地球内部从里至外分别是内核、外核、地幔、地壳,内核对于地核演变具有重要意义,它与地核形成的早期阶段有关。

地球内部五层结构

依据最新研究,地球内部结构应当是五层结构,而不是之前的四层。从外至里分别是:地壳:最大深度可达70千米,这是地球的最外层,覆盖着海洋和陆地;地幔:下地幔最大可向下延伸2890千米,这是地球最厚的一层,由比地壳更富含铁和镁的硅酸盐岩石组成;外核:深度在2890-5150千米之间,是由液态铁、镍和微量轻元素构成;内核:最大深度可达到6370千米,该区域被认为是由固态铁和镍构成;最内层地核:距离地球核心650千米,是固态铁,相对于内核,是一种不同类型的未知结构。

神秘的最内层地核

之前研究表明,地球内部存在一个最内层的地核结构,相对于其他地核层具有明显的各向异性,各向异性是材料组成的差异改变地震波性质的方式。

乔安妮是一位博士研究员,她表示,几十年前曾有人提出地球潜在最内层地核的想法,但相关数据一直很模糊。我们使用了一种非常智能的搜索算法,搜索了数千个内核模型,从而解决了这个难题。

依据乔安妮的观点,当地震波穿过地核时,这些地震波的变化揭示了铁结构的细微差异。相关数据并不完美,因为存在很多干扰因素和差距,但研究人员认为,他们对这些发现颇有信心,因为他们与其他有关地球最内层地核各向异性的研究相一致。

研究人员在论文中指出,我们受到全球地震分布和接收地点的限制,尤其是地球的两极,未来的研究将探索地球的相关波场,其中包括一系列波场来源的叠加数据,这样能够描绘更详细的地球内部运动图像。

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各种模型显示,地球中心的铁结构发生了细微的变化,正如图中绿色核心区域内的黑色圆圈。

乔安妮称,该方法有望在震源和接收器有限分布的情况下,获得不受限制的深层地球结构约束,可能在全球稀疏的位置,显著提高对地球内核的认知,从而增强理解地球的演变历程。目前,这项最新研究报告发表在近期出版的《地球物理研究杂志》上。

地球液态铁核能产生磁场

科学家认为,地球磁场是在地核深处产生的,但没有任何人到达过地球核心,通过研究分析地震产生的冲击波,物理学家能计算出地球核心可能的结构。

地球核心是一个固体内核,相当于三分之二月球体积,主要成分是铁,在5700摄氏度高温下,铁的温度与太阳表面相近,但重力造成碾碎压力使铁无法变成液体。

内核外侧是外核,厚度达到2000千米,是由铁、镍和少量其他金属构成,这些金属是液体,因为它的压力比内核低。外核的温度、压力和成分的差异导致熔融金属产生对流,由于温度较低、密度物质下沉,温度较高的物质会上升。

“科里奥利力”是由地球自转引起的,也可能是漩涡产生的,地核铁核流动产生电流,电流产生磁场,带电荷的金属通过电场后会产生电流,这样的循环会继续下去。

这种自维持的循环回路被称为“地球发电机”,“科里奥利力”产生的漩涡意味着分离的磁场大致沿同一方向排列,它们的综合效应叠加起来就产生一个巨大的磁场,吞噬整个地球。(叶倾城)

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