科学家在地核中发现铁“雪”,并指出铁雪堆积是地震波异常的原因

根据一项新的研究,地球内核温度很高,承受着巨大的压力,而且覆盖着“雪”。这项研究可以帮助科学家们更好地理解影响整个地球的力量。“铁雪”是由微小的铁颗粒组成的,这些铁颗粒从熔融的外核落下,堆积在内核上。

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地核图(原图由NASA提供)


“铁雪”是由铁微粒组成的---- 比地球表面的任何雪花都重---- 从熔融的外核心落下并堆积在内核上,形成覆盖内核的厚达200英里的雪堆。

根据描绘,这幅图像听起来像是一个外星人的冬季仙境。但是领导这项研究的科学家说,这类似于火山内部岩石的形成过程。

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图片来自网络


德克萨斯州大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院的教授Jung-Fu Lin 说:“地球的金属核心像岩浆一样运作”。科学家们的研究已于12月23日发表在《JGR Solid Earth 》杂志上。 并且,这项研究由四川大学副教授主导。


由于地核无法取样,因此科学家通过记录和分析地震波(一种能量波)穿过地球时发出的信号来研究地核。

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地震波动图

然而,最近的地震波数据与根据目前的地核模型预期的数值之间的偏差引起了问题。当波通过外核的底部时,它们的移动速度比预期的要慢,当波通过顶部内核的东半球时,它们的移动速度比预期的要快。


这项研究提出铁雪覆盖地核可以解释这些异常现象。科学家布雷金克斯基在20世纪60年代早期提出,在内核和外核之间存在一个浆状物质层,但是当时这一理论被否定了。

然而,教授从最近的科学文献中得到的关于类芯材料的实验的新数据发现,结晶是有可能的,大约15% 的外核可能是由铁基晶体组成的,这些晶体最终会落到液态外核上并沉积在固态内核的顶部。这是一件很奇怪的事情,外层核心内的晶体雪落到内层核心上,距离达数百公里。

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研究人员指出“铁雪”堆积是造成地震异常的原因。泥浆状物质使地震波减慢。铁雪堆大小的变化解释了速度的变化---- 东半球的铁雪堆更薄,西部的铁雪堆更厚。内核边界不是一个简单光滑的表面,这可能会影响热传导和对流。

科学家将铁颗粒的堆积过程与接近地球表面的岩浆内部的堆积过程进行了比较,岩浆内部的矿物质从熔体中结晶并混合在一起。在岩浆中,矿物质的压实作用形成了所谓的“堆积岩”堆积在地球的核心,铁的压缩有助于内核的增长和外核的收缩。

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考虑到核心对影响整个地球的现象的影响,从产生磁场到散发热量驱动板块运动,更多地了解它的组成和行为可能有助于理解这些更大的地球现象是如何产生的。


加州大学伯克利分校)地球科学教授布鲁斯 · 巴菲特(Bruce Buffet)研究行星内部,他没有参与这项研究。但是他说,这项研究有关地球内部面临着的长期问题,甚至可能有助于揭示更多地球核心是如何形成的。 将模型预测与异常观测联系起来,我们就可以推断出液核的可能成分,也许还可以将这些信息与行星形成时普遍存在的环境联系起来。

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据了解,这项研究由中国国家自然科学基金会、中央大学基础研究基金、杰克逊地球科学学院、国家科学基金会和斯隆基金会资助。

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