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地球核心是什么 接近6000度高温的铁(2)

来源:www.94677.net时间:2015-08-18 07:16:44奇闻指数:编辑: 手机版

  雷德费恩表示:“地球表面物质的密度远低于地球物质平均密度,这就告诉我们在地球内部存在着密度更高的物质。这是第一点。简单来说,这也就意味着地球质量的绝大部分必定是存在于靠近地球核心的区域。接下来,我们就要问一个问题:究竟是什么物质组成了地球的内核?”

  答案应当是显而易见的:地核的主体成分应该是铁。根据目前的计算结果,科学家们一般认为地核的成分中大约有80%是铁,但更加精确的结果则存在一些争议。支持这一结论的一项重要证据是:铁大量存在于我们周围的宇宙中,事实上铁是银河系中丰度排名前十位的元素之一,同时铁也是陨石中非常普遍的成分。

  考虑到铁的这种普遍性,我们会非常容易地注意到在地球表面,相对而言铁是比较少见的,低于我们的预期。据此科学家们提出一个设想,那就是大约在45亿年前地球形成之时,大量地球上的铁都逐渐向下,沉降到地核里去了。

  那里是地球大部分质量所在的地方,那里也必然是大部分的铁所聚集的地方。在正常条件下,铁是一种密度相对较大的元素,而在地核的巨大压力条件下,铁甚至还会在高压下遭受挤压并形成密度更高的形态,因此如果将地核的因素考虑在内,便可以解释地球表面全部的铁元素缺失之谜。

美国境内的圣安德烈斯断层仍然非常活跃,随时可能引发地震

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  铁的沉降

  但这里似乎还有一个问题。那些沉降到地核里的铁是如何实现这种沉降的?

  毫无疑问,铁元素受到了重力影响,从而向着地球内部中心沉降。但一开始人们还难以描述这一过程是如何具体实现的。

  地球的其他部分的主体成分是被称作“硅酸盐”的岩石物质,而呈现熔融状态的铁必须想办法穿过这些硅酸盐,从而抵达地核。总体来看,这就有点像是放在油腻表面上的水,铁同样形成了较小的“液滴”——它们相互聚集,形成局部性的小型富集区,而不是向周围扩散和流动。

  2013年,美国斯坦福大学的毛礼文(Wendy Mao)和她的同事们找到了一个可能的答案。她们想要弄清,当铁与硅酸盐一同暴露于极端压力环境时将会发生什么——而这正是地球深部的环境条件。

  通过使用金刚石设备挤压的方式产生极端压力条件,她们可以发现可以让熔融状态的铁穿过硅酸盐物质。毛礼文表示:“压力实际上改变了铁与硅酸盐之间相互作用的性质。在极端高压下,一种‘熔融网络’形成了。”这一发现暗示铁元素很有可能是在数以百万年计的漫长时间里缓慢地通过这种挤压方式逐渐穿过地球上厚厚的岩层并最终抵达地核区域的。

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