顛覆教科書傳統認知:最新發現地球“最內層地核”!
2021年03月08日09:07
長期以來,教科書中指出地球分為四層:地殼、地幔、外核和內核,但十幾年前科學家置疑是否存在第五層?但經過數次勘測,均已失敗告終,因為當時的科學技術無法勘測分析地球最深處。
長期以來,教科書中指出地球分為四層:地殼、地幔、外核和內核,但十幾年前科學家置疑是否存在第五層?但經過數次勘測,均已失敗告終,因為當時的科學技術無法勘測分析地球最深處。

  3月8日消息,據國外媒體報導,也許是時候要改寫教科書了,因為科學家們發現了地球中心存在“第五層”,即最內層地核。

  澳州國立大學地質學家創建了一種搜索算法,可使他們在數千個地核模型中進行搜索,長期以來,教科書中指出地球分為四層:地殼、地幔、外核和內核,但十幾年前科學家置疑是否存在第五層?但經過數次勘測,均已失敗告終,因為當時的科學技術無法勘測分析地球最深處。

  地球“第五層”或將改寫教科書

  目前澳州科學家發現了地球內核鐵結構存在變化,表明在距離地球核心650公里處有一條此前未發現的“邊界線”。

  該研究報告第一作者喬安妮·斯蒂芬森說:“這太令人激動了,我們可能必須改寫教科書了!”作為研究的一部分,研究人員使用了國際地震中心捕捉到的地震波在地球內部傳播的時間數據,之後他們利用最新算法在數據中搜索,以發現地核最內部結構發生變化的相關證據。

  發現鐵結構中微小變化被證明是“特別困難的”,但他們可以證明地球歷史上兩個獨立的冷卻事件。這表明,在地球演變的最初幾年里——大約45億年前,曾發生了一件戲劇性未知事件。

  喬安妮解釋稱,該大事件的具體細節仍然是一個謎團,但我們為理解地球內核增加了一塊拚圖。在此之前,我們對地球最深處的瞭解都是通過火山爆發和地震波的組合數據,這些都是間接觀測,但地質學家能夠確定地核溫度達到5000攝氏度以上。

之前研究表明,地球內部存在一個最內層的地核結構,相對於其他地核層具有明顯的各向異性,各向異性是材料組成的差異改變地震波性質的方式。
之前研究表明,地球內部存在一個最內層的地核結構,相對於其他地核層具有明顯的各向異性,各向異性是材料組成的差異改變地震波性質的方式。

  地球內核相對較小,僅占地球體積的1%,作為一個整體存在,地球內部從里至外分別是內核、外核、地幔、地殼,內核對於地核演變具有重要意義,它與地核形成的早期階段有關。

  地球內部五層結構

  依據最新研究,地球內部結構應當是五層結構,而不是之前的四層。從外至里分別是:地殼:最大深度可達70千米,這是地球的最外層,覆蓋著海洋和陸地;地幔:下地幔最大可向下延伸2890千米,這是地球最厚的一層,由比地殼更富含鐵和鎂的矽酸鹽岩石組成;外核:深度在2890-5150千米之間,是由液態鐵、鎳和微量輕元素構成;內核:最大深度可達到6370千米,該區域被認為是由固態鐵和鎳構成;最內層地核:距離地球核心650千米,是固態鐵,相對於內核,是一種不同類型的未知結構。

  神秘的最內層地核

  之前研究表明,地球內部存在一個最內層的地核結構,相對於其他地核層具有明顯的各向異性,各向異性是材料組成的差異改變地震波性質的方式。

  喬安妮是一位博士研究員,她表示,幾十年前曾有人提出地球潛在最內層地核的想法,但相關數據一直很模糊。我們使用了一種非常智能的搜索算法,搜索了數千個內核模型,從而解決了這個難題。

  依據喬安妮的觀點,當地震波穿過地核時,這些地震波的變化揭示了鐵結構的細微差異。相關數據並不完美,因為存在很多幹擾因素和差距,但研究人員認為,他們對這些發現頗有信心,因為他們與其他有關地球最內層地核各向異性的研究相一致。

  研究人員在論文中指出,我們受到全球地震分佈和接收地點的限製,尤其是地球的兩極,未來的研究將探索地球的相關波場,其中包括一系列波場來源的疊加數據,這樣能夠描繪更詳細的地球內部運動圖像。

各種模型顯示,地球中心的鐵結構發生了細微的變化,正如圖中綠色核心區域內的黑色圓圈。
各種模型顯示,地球中心的鐵結構發生了細微的變化,正如圖中綠色核心區域內的黑色圓圈。

  喬安妮稱,該方法有望在震源和接收器有限分佈的情況下,獲得不受限製的深層地球結構約束,可能在全球稀疏的位置,顯著提高對地球內核的認知,從而增強理解地球的演變曆程。目前,這項最新研究報告發表在近期出版的《地球物理研究雜誌》上。

  地球液態鐵核能產生磁場

  科學家認為,地球磁場是在地核深處產生的,但沒有任何人到達過地球核心,通過研究分析地震產生的衝擊波,物理學家能計算出地球核心可能的結構。

  地球核心是一個固體內核,相當於三分之二月球體積,主要成分是鐵,在5700攝氏度高溫下,鐵的溫度與太陽表面相近,但重力造成碾碎壓力使鐵無法變成液體。

  內核外側是外核,厚度達到2000千米,是由鐵、鎳和少量其他金屬構成,這些金屬是液體,因為它的壓力比內核低。外核的溫度、壓力和成分的差異導致熔融金屬產生對流,由於溫度較低、密度物質下沉,溫度較高的物質會上升。

  “科里奧利力”是由地球自轉引起的,也可能是漩渦產生的,地核鐵核流動產生電流,電流產生磁場,帶電荷的金屬通過電場後會產生電流,這樣的循環會繼續下去。

  這種自維持的循環回路被稱為“地球發電機”,“科里奧利力”產生的漩渦意味著分離的磁場大致沿同一方向排列,它們的綜合效應疊加起來就產生一個巨大的磁場,吞噬整個地球。(葉傾城)

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