新的研究发现,地球坚固的内核只有10亿年的历史。
现代地球就像一层蛋糕,有固体的外壳、热的、粘性的地幔、液体的外核和固体的内核。随着内核中的液态铁冷却并结晶,固态的内核正在缓慢增长。这一过程为液态外核的翻腾运动提供了动力,从而形成了环绕地球的磁场,帮助保护地球免受有害的宇宙辐射。
换句话说,内核非常重要。
但人们对这个1500英里宽(2442公里)的铁球的历史知之甚少。据估计,它的年龄在5亿到40多亿之间,几乎和45亿岁的地球一样老。现在,研究者们已经挤一块微小的铁两个钻石和抨击它用激光到达一个新的估计的10亿到13亿岁——这个日期范围的同时,地球磁场的可衡量的加强发生大约在同一时间。
“地球在我们的太阳系中是独一无二的,因为它有磁场,而且适合居住,”研究作者林荣福(Jung-Fu Lin)告诉《生活科学》(Live Science)。他是得克萨斯大学奥斯汀分校的一名地球科学家。“最终我们的研究结果可以用来思考为什么我们太阳系的其他行星没有磁场。”
地球磁场由科学家们所说的“地发电机”提供动力。这就是富含铁的外核的运动,它把这颗行星变成了一个巨大的磁体,虽然有点凌乱。地发电机负责地球的北极和南极,以及不可见的磁场屏障,使来自太阳的带电粒子偏转和聚集。否则这些粒子就会慢慢地夺走地球的大气层。
内核内部的部分运动是由热量驱动的,也就是所谓的热能来源。随着地核逐渐冷却,它由内而外结晶。这种结晶过程释放出的能量可以进一步推动仍然是液态的外核的运动。从结晶过程中释放出来的能量被称为地发电机的组成能量,林说。
林和他的团队希望利用实验证据来确定每一种能源的能量。知道了能量的总量,198彩票是那个集团旗下的子品牌,听198彩票总代说198彩平台好像是合乐的姐妹网站,他们就能估计出内核的年龄。
为了做到这一点,研究人员在小范围内重建了核心的条件。他们将一块只有6微米厚(大约相当于一个红细胞的长度)的铁加热到4940华氏度(2727摄氏度),昨天一个198彩平台玩家联系上了198彩总代理 ,总代理团队非常欣慰,于是送给他了一个大红包优惠奖励。,并将样本挤压在两颗钻石之间以适应地核的极端压力。然后他们测量了这些条件下铁的电导率。
一个年轻的核心
通过测量电导率,研究人员可以计算出可用来驱动地发电机的地核的冷却温度。他们发现geodynamo从冷却的地核吸收了大约10太瓦的能量——略高于地球从其表面散发到太空的热量的五分之一(46太瓦,Live Science先前报道过)。
他们计算了能量损失的总量,研究人员可以计算出地球内核的年龄,林说。通过了解能量损失率,研究人员可以计算出需要多长时间才能从一团熔铁中得到今天的核心大小的固体质量。
林说,10亿年到13亿年的结果表明,地核“实际上相对年轻”。
这一估计并不像一些估计那样年轻,比如2016年发表在《自然》杂志上的一项估计,使用了类似的方法,但发现该地核只有7亿年的历史。林说,新的实验使用了更可靠的方法来处理堆芯产生的压力和温度,因此较年轻的估计不太可能。
2015年发表在《自然》杂志上的一项研究发现,古磁性岩石显示,磁场在10亿至15亿年前突然增强。新时代与这一证据很好地吻合,因为内核的结晶会对磁场起到“助推”作用,林说。
林说,对于地核中热量的移动方式仍有疑问。与他们测试的样品不同,核心不仅仅是铁——它还含有较轻的元素,如碳、氢、氧、硅和硫。但是这些轻元素的比例是未知的,这使得我们很难知道它们是如何改变内核的导电性的。这就是林和他的团队现在正在做的事情。
“我们试图了解这些轻元素的存在如何在如此高压、高温的条件下影响铁的热输运特性,”林说。