地球的内核正在不平衡地增长——这就是为什么地球不会倾斜

地幔的组成

信贷:氩气国家实验室

我们下面超过5000公里,地球的固体金属内核未被发现直到1936年.差不多是一个世纪之后,我们仍在努力回答关于何时何地形成的基本问题。

这些并不容易解决。我们不能直接对内核进行采样,因此解开其神秘的关键在于与之间的合作地震学家,谁与地震波间接地样本,地球体主义者,世卫组织创建其动态的模型,和矿物物理学家他研究的是铁合金在高压和高温下的行为。

结合这些学科,科学家们已经提供了一个关于在我们脚下发生的数英里的重要线索。在一项新的研究,它们揭示了地球的内核是如何一边比另一边生长得更快的,这可能有助于解释内核的年龄,以及地球磁场的有趣历史。

早期地球

地球的核心是形成的很早在我国星球的45亿年历史中,在前一百万年内。重力将较重的铁拉到年轻星球的中心,留下岩石,硅酸盐矿物,弥补地幔和外壳。

地球的形成吸收了地球内部的大量热量。这种热量的损失,以及持续的放射性衰变产生的热量,推动了我们星球的进化。地球内部的热损失驱动铁液在外核的剧烈流动,从而产生地球磁场.与此同时,地球内部深处的冷却为板块构造提供了动力,从而塑造了地球的表面。

随着时间的推移冷却,地球中心的温度最终落在极端压力下铁的熔点以下,内芯开始结晶。如今,内核每年持续到半径大约1mm的大约1毫米,这相当于每秒8,000吨熔铁的凝固。在数十年中,这种冷却最终将导致整个核心变得坚固,使地球没有保护磁场。

核心问题

有人可能会认为这种凝固形成了一个均匀的固体球体,但事实并非如此。在1990年代,科学家们意识到穿过内芯的地震波的速度意外地变化。这表明内核中发生了不对称的东西。

内芯的东、西半球表现出不同的地震波速度变化。地核的东部位于亚洲、印度洋和西太平洋下面,西部位于美洲、大西洋和东太平洋下面。

地震波地球的核心

地震波已经建议地球的固体铁芯是不对称的。信用:Sanne Cottaar,作者提供

新的研究探讨了这种谜团,采用新的地震观测结合了与地球动力学建模以及铁合金如何在高压下表现的估计。他们发现,位于印度尼西亚的班达海底的东部内核比巴西下方的西侧更快地增长。

你可以把这种不均匀的生长想象成在冰箱里制作冰淇淋,但冰箱只在一边工作:冰晶只在冰淇淋有效冷却的那一边形成。在地球上,不平衡的增长是由于地球的其他部分从内核的某些部分吸收热量的速度比其他部分更快。

但与冰淇淋不同,固体内芯的重力受到通过爬行内部流动的过程均匀地分布新的生长,这保持内芯的球形。这意味着地球没有倾翻的危险,尽管这种不均匀的增长确实在我们星球内核的地震波浪中记录了。

约会核心

这种方法是否有助于我们了解内核核心的大半年?当研究人员与流量模型与他们的地震观测相匹配时,他们发现内核 - 在整个核心中心的内部核心较早,在5亿和1,500万年之间。

该研究报告称,这个年龄范围内的年轻人更适合,尽管年长的人更适合估计通过测量地球磁场强度的变化来制造。无论哪个数字都是正确的,很明显内核是一个相对的年轻人,在一个九个和三分之一的地球本身之间的某个地方。

这项新工作提供了一个强大的内核新模型。但是,作者所做的许多物理假设必须是真的,这是正确的。例如,如果内芯由铁的一个特定晶相组成,则该模型仅适用于铁的一个特定晶相。

我们不均匀的内核使地球与众不同吗?事实证明,许多行星体都有两个半部分,它们彼此之间有某种不同。在火星,北半部地势较低,而南半部多山。的月球的近地地壳与远地地壳的化学性质不同。在木星不是表面不均匀,而是磁场,磁场并没有在南北之间形成镜像。

因此,尽管所有这些不对称的原因各不相同,但在由不对称天体组成的太阳系中,地球似乎是一颗略微不对称的行星。

写道:

  • Jessica Irving -地球物理学高级讲师,布里斯托大学
  • Sanne Cottaar -剑桥大学全球地震学讲师

这篇文章首次发表于谈话谈话

有关此研究的更多信息,请阅读地核不平衡吗?地球内部正在发生一些奇怪的事情

参考文献:《受地震各向异性约束的内核动态历史》,作者:Daniel A. Frost, Marine Lasbleis, Brian Chandler和Barbara Romanowicz, 2021年6月3日, Nature Geoscience is a monthly peer-reviewed scientific journal published by the Nature Publishing Group that covers all aspects of the Earth sciences, including theoretical research, modeling, and fieldwork. Other related work is also published in fields that include atmospheric sciences, geology, geophysics, climatology, oceanography, paleontology, and space science. It was established in January 2008.

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DOI:10.1038 / S41561-021-00761-W