

德克薩斯州奧斯汀—通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)創(chuàng)造類似于地球中心的條件,研究人員改進(jìn)了對(duì)地球固體內(nèi)核年齡的估計(jì),處于10億至13億年的歷史,下面托普仕Alice老師為大家詳細(xì)介紹~
結(jié)果將核心定位在年齡范圍的最年輕端,該年齡范圍通常在13億至45億年之間,但也比最近的估計(jì)的5.65億年年齡要大得多。
此外,實(shí)驗(yàn)和相關(guān)理論有助于確定核心傳導(dǎo)熱量的方式,以及為地球地球發(fā)電機(jī)供電的能源-維持地球磁場(chǎng)的機(jī)制,使指南針指向北方并幫助保護(hù)生命免受有害影響宇宙射線。
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校杰克遜學(xué)院的教授林榮富說(shuō):“人們對(duì)于知道地球發(fā)電機(jī)的起源,磁場(chǎng)的強(qiáng)度感到非常好奇和興奮,因?yàn)樗鼈兌加兄谛行堑囊司有?。”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的地球科學(xué)學(xué)院。
結(jié)果發(fā)表在8月13日的“ 物理評(píng)論快報(bào)”上。
地核主要由鐵制成,內(nèi)核是固態(tài)的,外核是液態(tài)的。鐵在通過(guò)傳導(dǎo)傳遞熱量(稱為熱導(dǎo)率)方面的有效性是確定鐵心的許多其他屬性(包括內(nèi)鐵心何時(shí)形成)的關(guān)鍵。
多年來(lái),對(duì)巖心年齡和電導(dǎo)率的估算已經(jīng)從很老的相對(duì)較低的水平,到非常年輕的相對(duì)較高的水平。但是,這些較年輕的估計(jì)也造成了一個(gè)悖論,即在內(nèi)核形成之前,內(nèi)核必須達(dá)到不切實(shí)際的高溫才能使地球發(fā)電機(jī)保持?jǐn)?shù)十億年。
這項(xiàng)新研究通過(guò)找到一種將核子溫度保持在實(shí)際參數(shù)范圍內(nèi)的解決方案,解決了這一矛盾。找到該解決方案取決于直接測(cè)量鐵芯狀條件下的電導(dǎo)率-在這種條件下,壓力大于100萬(wàn)個(gè)大氣壓,而溫度可以與太陽(yáng)表面上的鐵相媲美。
研究人員通過(guò)在兩個(gè)鉆石砧之間擠壓激光加熱的鐵樣品來(lái)達(dá)到這些條件。這不是一件容易的事?;藘赡陼r(shí)間才獲得合適的結(jié)果。
文章的共同作者,中國(guó)四川大學(xué)副教授張友軍說(shuō):“我們遇到了很多問(wèn)題,屢次失敗,這使我們感到沮喪,我們幾乎放棄了。” “在林榮富教授的建設(shè)性評(píng)論和鼓勵(lì)下,我們終于在進(jìn)行了幾次試運(yùn)行之后才得以解決?!?/p>
新測(cè)量的電導(dǎo)率比年輕巖心估計(jì)的電導(dǎo)率低30%至50%,這表明大地發(fā)電機(jī)是由兩種不同的能源和機(jī)理維持的:熱對(duì)流和成分對(duì)流。最初,地?zé)岚l(fā)電機(jī)僅通過(guò)熱對(duì)流進(jìn)行維護(hù)?,F(xiàn)在,每種機(jī)制都起著同等重要的作用。
林說(shuō),有了關(guān)于電導(dǎo)率和隨著時(shí)間的推移傳熱的改進(jìn)信息,研究人員可以對(duì)內(nèi)核的年齡進(jìn)行更精確的估計(jì)。
他說(shuō):“一旦真正了解了從外核到下地幔的熱通量,您就可以真正思考地球何時(shí)充分冷卻到內(nèi)核開(kāi)始結(jié)晶的程度?!?/p>
內(nèi)核的這種修改的年齡可能與地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的峰值有關(guān),這是由這段時(shí)間形成的巖石中磁性材料的排列所記錄的??傊C據(jù)表明,內(nèi)芯的形成是創(chuàng)建當(dāng)今強(qiáng)大磁場(chǎng)的重要組成部分。
國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家自然科學(xué)基金支持這項(xiàng)研究。
研究團(tuán)隊(duì)還包括上海高壓科學(xué)技術(shù)高級(jí)研究中心的侯明強(qiáng),劉光濤和張成偉。芝加哥大學(xué)的Vitali Prakapenka和Eran Greenberg;卡內(nèi)基科學(xué)研究所的費(fèi)英偉和RE Cohen。
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