研究表明:地球铁内核的形成可能是不对称的,在每一侧以不同的速度生长

以往科学家们观察到——当地震波以最快的速度穿过地球,它们从一个极点垂直移动到另一个极点时,似乎比从东到西水平移动的速度要快3%(www.hzmcw.com)。

新的模型表明,这是因为在印度尼西亚班达海的深处,地球的固体地核在一边生长得更快,而在另一边——巴西的伸出地核生长得更慢。

曾几何时,我们的地球并没有一个坚实的地核。在地球最深处,中心的液态铁开始冷却和凝固之前,可能数十亿年来存在的是大量熔融物质。

这意味着地球的中心可能是一个巨大的、不断增长的铁结晶团,当这些晶体以某种方式排列时,可能会使地震波在某些方向上传播得更快。

研究人员通过模型研究这种特殊的排列是如何发生的,无意中发现了一种意想不到的解释:地核正在以一种不平衡的方式增长。

加州大学伯克利分校的全球地震学家丹尼尔·弗罗斯特(Daniel Frost)说:“最简单的模型似乎有点不寻常——内核是不对称的。”

人类不可能深入到地球的内核去检查到底发生了什么,但这一方面的谜团却吸引着许多科学家去探索。地震波的传播和计算机模拟,是我们测试地球形成原因的几种可能解释的唯一方法。

研究人员使用各种计算机模型,来解释地球在高压和高温下的地球动力学和铁矿物的物理性质,现在他们试图弄清楚——为什么我们地球的内核会以这样一种特殊的方式排列。

他们发现的最简单的解释是,地球的铁晶核心在赤道尤其是东边生长得最快。“与全球平均水平相比,这相当于极地的增长率低40%,赤道的增长率高130%。”“在赤道,东半球和西半球的增长率,分别是全球平均增长率的100%到160%。”

这种不对称的生长速度表明,地核的某些部分温度较高,而其他部分温度较低,这使得铁晶体的形成速度出现了差异。然后,重力将这种过剩的增长均匀地扩散到柔软而坚实的内核中,使整体形状保持球形,并推动晶体向北极和南极移动。

最终,研究人员解释说,正是这种通过重力的运动,使地球内核的晶格沿着地球的旋转轴排列。该模型表明,这种不对称增长自从行星内部开始冷却和凝固以来就一直在发生,其半径平均每年增长一毫米。

如果这个模型是准确的,这就是地球内核增长的真实速度——这意味着地球的固体内核是一个相对最近的现象,只出现在5亿到15亿年前,但可能是在较年轻的一面。

这很令人困惑,因为地球的磁场至少有30亿年的历史,而这个磁场,又被认为是由内核铁的结晶产生的热量将外核的熔融物质加热而形成的。

如果地核真的如此年轻,那么这可能意味着地球的磁场并不总是以相同的方式产生的。一些科学家就曾猜测,最初的磁场比现在弱得多,是由溶解在地球内核外边缘的轻元素形成的。

研究人员认为,只有当这些元素开始结晶时,磁场才会变得更强。地震波在整个晶核中传播,然后产生了我们今天所知道的电磁场。即使是地球核心深处的微小晶体的运动,也能产生巨大的力量。

这项研究发表在《自然地球科学》(Nature Geoscience)杂志上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://www.sciencealert.com/earth-s-inner-core-could-be-growing-in-a-lopsided-way-models-suggest

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