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出人意料!地球的内核并不是固体,而是神奇的“超离子状态”

前瞻网 2022-02-15 16:47

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在地壳深处,经过厚厚的地幔和液体外核,有一个1220公里的固体内核球

但是一项新的研究表明,内核根本不是固体,而是由氢、氧和碳形成的一种“超离子状态”,它既不像液体也不像固体。

因为人们没法完全钻到6371公里的地球中心去看看它到底是个什么东西,所以科学家们利用地球的自然“钻头”--来自地震的地震波--来了解地球的组成。

然而,即使有了这些测量,内核仍然是一个有点神秘的地方。在20世纪30年代,间接证据表明它可能是固体,几十年后,人们认为它是一种铁的结晶。但是,地球中间这个温度惊人、密度惊人的球到底是什么,人们仍然不清楚。

科学家从地震波数据中发现,内核是软的,剪切波速度很低,这意味着它不可能只是固体铁或铁合金。一些科学家认为可能有第二个内核,而另一些科学家认为由于密度比单纯的铁所预期的要轻,可能有一些轻元素作为合金。

但是,中国科学院的一项新研究调查了这种混合元素可能存在的潜在物质的相,得出了这样的建议:核心的“固体”状态可能真的是一种“超离子状态”。

该团队在他们的新论文中写道:“我们发现,在内核条件下,紧密堆积的铁中的氢、氧和碳转化为超离子状态,像液体一样显示出高扩散系数。这表明内核可以处于超离子状态,而不是正常的固体状态。”

超离子是物质的另一种状态--与固体、液体和气体并列--但有明显的区别。超离子水极高的温度和压力将每个水分子分解,留下氧离子形成固体,而氢离子则更像液体一样漂浮在周围。

这项工作不会是最终定论,该论文的结论提供了一个很好的模型,但它没有回答关于内核的另一个问题--为什么它看起来整体都是不均匀的。科学家表示,对于这个问题,他们只能继续挖掘。

该研究论文题为'Superionic iron alloys and their seismic velocities in Earth’s inner core',已发表在《自然》期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4161HSS

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