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科学家:地球的固态内核本不应该存在

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打开新窗口科学家:地球的固态内核本不应该存在

地球中心

地球中心由内核和外核组成,内核是固态的铁镍合金,厚度约为1200公里;而外核是液态的铁镍中心,厚度约为2200公里。长久以来,地质学家以为,地球的内核大约在10亿年前构成。由于温度下降,其时地球中心的熔融液态金属开端自发地快速结晶成长,一向到达现在半径约为1200千米的规模。不过,最近一项研讨提出了地球内核的成核悖论,标明此前有关地球内核的构成理论存在对立。

地球内核的成核悖论

在曩昔80多年来,科学家现已知道,一个结晶的地球内核是存在的。但凯斯西储大学的科学家指出,这种被广泛承受的观念疏忽了一个要害点,只需考虑到这个要害点,就会暗示地球内核不应该存在。

众所周知,在必定压强下,物质的温度有必要小于等于它的凝固点温度才干坚持固态。但事实证明,开端从液态金属中构成晶体时需求额定的能量。这种额定的能量就是成核能垒,只要战胜这种能垒,液体才有或许结晶。但是,开端有关地球内核的构成模型却没有考虑到这一要素。

异相物质能够作为成核点

为了战胜成核能垒来构成晶体,液体的温度需求低于凝固点,构成过冷的状况。或许在液体中参加一些其他物质,使其成为成核点,这样能够下降成核能垒,然后更简单结晶。

该研讨的首要作者之一Steven Hauck教授表明:此前,包含咱们在内的所有人好像都疏忽了这个大问题——液态金属不会当即开端结晶,除非有什么东西能够大幅下降能量位垒。

但是,在地球中心的巨大压力下,金属的成核能垒适当高。内核的温度高达5700开氏度,压力则高达地球大气压的300多万倍。在这种高压下,为了使内核结晶,需求使液态金属的温度低于凝固点(或许熔融温度)多达1000度。假如地球中心到达了这个温度,那么简直整个地核都应该敏捷结晶,但实际上却没有。事实上,地球的温度每10亿年才下降100度,所以不或许呈现1000度的大幅降温。

熔融的铁

因而,假如地核是均相液体,那么,固态的内核就应该不存在,由于它不能过冷到这种程度。

  。那么,假如地核不是均相液体,它又是怎样演变成这样的呢?这就是地球内核的成核悖论。

地球固态内核的或许构成原因

如上所述,液体结晶要么需求过冷,要么需求成核剂,前者在地核中是不或许的,只要后者才是有或许的。研讨团队以为,大块的固体金属从地核上方的地幔中渐渐掉下来,进入液态地核以下降成核能垒,然后引发结晶。不过,这需求一块大如一座大型城市的金属块,只要足够大的分量才干穿过地幔,进入地核,使其成为成核点,而不会彻底熔化。

地球内核是固体的

对此,另一位科学家Van Orman教授表明:假如真的是这样,咱们需求弄清楚这到底是怎样发作的。此外,行星中心中是否存在一些咱们此前所未曾想到过的一般特征,能够使其战胜成核能垒?固态的地球内核是存在的,现在咱们要弄清楚它究竟是怎样构成的。

现在,这项研讨现已宣布在《地球与行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters)上。

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