[解密] 科学家或揭开地球强大磁场运行机制的奥秘


  这个团队使用了一种叫做激光加热金刚石压砧的工具,来模拟地球的核心条件,研究铁是如何在其中传热的。


  腾讯太空讯 据国外媒体报道,地球的磁场屏蔽了来自宇宙的致命辐射,倘若没有它,地球不可能存在生命。一种被称为“地球发动电机”的现象,即液态金属铁在地球外核心的运动,导致了磁场的生成。但它一开始是如何创建的,以及接下来在整个地球历史上,它是如何维持地球的磁场,这对科学家来说一直是个谜。新研究揭示了这个极为重要的地质事件的历史。地球在形成初期从太阳周围吸积大量的材料,随着时间的推移,最致密的物质——铁内沉了,从而创造了我们今天知道的这些层——核心,地幔和地壳。


  当前,地球内核为实心铁,与一些其他的物质一起经历了早期的分层过程。外核芯是一种液态铁合金,它的运动产生了磁场。为了把地球及地磁场的发展过程拼合起来,就需要更好地理解热是如何由内芯固体和外芯液体进行传导的,而且,更重要的是要理解维持一个连续磁场的能量。但这些物质明显存在于非常极端的条件下,既要非常高的温度又要非常强的压力。这意味着它们的行为将与表面上看到的不同。


  科学家Goncharov表示他们迫切地感测到,需要对地核物质进行直接热导率测量。但是他们不可能接近地球核心并亲自取样本,因此这个团队使用了一种叫做激光加热金刚石压砧的工具,来模拟地球的核心条件,研究铁是如何在其中传热的。金刚石压砧挤压两颗钻石之间的小样本材料,在实验室里创造了地球深处的极端压力。激光将材料加热到必要的核心温度。


  采用这种基于实验室的模拟,该研究小组能够在34.5万至130万倍的标准大气压和2400至4900华氏度条件下观察铁物质样品,来研究它们是如何传播热量的。他们发现这些铁样品传输热量的能力,与地球核心内先前估计的热传导率的下端相匹配——在18至44瓦每米每开尔文之间。这意味着在地球早期历史上,就已经存在维持“地球发电机”所需的能量了。Goncharov还表示,为了更好地理解核心导热系数,他们下一步需要解决的是,当铁沉淀到地核心影响地球内部热过程时,非铁材料是如何进行流动的。(罗辑/编译)


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