[圖文]地球內核同時出現融化和冰凍










科學家聲稱,由於岩石地幔覆蓋層的熱量循環,導致地球內核同時融化和冷凍


據研究人員最新研究稱,地球內核同時出現融化和冰凍,這是由於岩石地幔上覆蓋的熱量循環所致。


這項研究將有助於科學家理解地球內核如何形成,以及地球外核如何充當『地球發電機』的作用,後者可產生地球磁場熱量。英國利茲大學的喬恩-穆德博士是合著作者之一,他說:『地球磁場的起源對於科學家而言仍是一個謎團,我們無法從地球中心區域采樣,因此我們必須依賴地球表面測量和計算機模型,來呈現地球內核所發生的一切。』


地球內核是月球體積大小的固體鐵球,這個鐵球由一個高動態變化外核所環繞,該動態變化外核主要由液態鐵鎳合金物質、高粘性地幔和形成地球表面的固體地殼構成。數十億年之後,地球由內向外逐漸冷卻,導致融化鐵核結構出現部分冰凍且部分融化。


內核將以每年1毫米的速度逐年增厚,期間鐵質晶體冰凍,並形成一個固體結構。穆德博士說:『我們最新計算模型提供一個對於一些測量數據的相對簡單解釋,而這些簡單解釋卻多年以來困擾著科學家。』


這表明地球內核整體動態性變化在某種程度上與板塊構造具有一定的聯系,這並非來自地球表面觀測的所有觀測結果。如果我們的研究模式是理解內核形成邁出的重大一步,這將幫助我們理解地球內核如何產生地球磁場。


地球內核釋放的熱量通過對流過程,逐漸從地核至地幔,再抵達地幔逐漸降溫冷卻。像一平底鍋水在火爐上煮沸,對流將移動熱地幔至地球表面,同時冷卻的地幔返回至地核。溢出的熱量驅動這個地球發電機,並結合地球旋轉作用產生磁場。


近期,科學家開始意識到地球內核在融化的同時出現冰凍現象,但令科學家置疑的是當地球深層結構處於冷凍過程將出現什麼狀況。


目前,穆德博士和同事認為他們現已揭示這一神秘現象,使用地球外核中的對流計算機模型,結合地震學數據,他們顯示地核-地幔分界區的熱量流動多樣性依賴於覆蓋地幔的結構。在一些區域,地核-地幔分界區熱量流動多樣性非常大,足以迫使地幔的熱量返回至地核,從而形成局部融化。該計算機模型顯示,大平洋火山帶地震活躍區域的構造板塊正在經歷著俯沖,地幔底部海洋板塊的冷卻殘留物將從地球內核中吸取地核的熱量。


額外的地幔冷卻過程產生向下流動的寒冷物質,在地球外核和內核之間交替冰凍。相反地,在非洲和太平洋之下的兩個較大區域中,最低的地幔比平均溫度更熱,幾乎沒有熱量從地球內核向外流溢。外核的熱量流至該區域,其溫度非常熾熱足以融化地球內核固態結構。


該研究合著作者之一的印度科技學院的比諾德-斯雷尼瓦桑博士說:『如果地球內核在某些區域處於融化狀態,它將在接近內核和外核分界線區域變得動態化,遠超出之前科學家的預想。一方面,我們在內核與外核分界的純鐵晶體區域發現持續釋放光斑物質。另一方面,融化過程將在內核與外核分界之上產生一層密集的液體層。因此,從該層結構中釋放的光斑物質將攪亂覆蓋在地球內核的外層區域。』


斯雷尼瓦桑稱,我們的理論模型使我們能解釋一些地震勘測數據,這些數據顯示密集的液體層環繞在地球內核。局部融化理論將解釋其它一些地震觀測,例如:為什麼地震釋放的地震波在內核某些區域傳播速度會比其它區域更快。
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