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  英国利兹大学、美国加州大学圣地亚哥分校和印度理工大学联合研究发现,由于上覆层地幔的热量循环作用,地球内核从整体上在凝固,但局部存在融化现象。新研究有助于人们进一步理解地球内核的形成以及作为“地球发电机”的外核是怎样产生地磁场的。相关论文发表在5月19日的《自然》杂志上。

  地球内核是个像月球大小的固体铁球,外面被高速流动的液态铁镍合金(也有些其他较轻元素)外核、高黏度的地幔和固态的地壳所包围。经过几十亿年,地球内部冷却下来,一部分铁核凝固,因此内核以大约每年1毫米的速度生长。而地球内部在冷却中将散发出的热量传到地幔层,就像火炉上开水的对流,较热的地幔运动到表面,较冷的地幔进入中心。这种逸热效应提供的地质动力与地球的自旋相结合产生了地磁场。

  之前的观点认为,整个地球内核都在凝固并逐渐向外生长。但新研究显示,虽然整体上说,从核到幔的热量流动网确保了外核物质凝固使内核生长,但内核的某些区域确实在融化。

  研究小组用计算机模拟外核对流模型并结合地震学数据,发现在核—幔边界的热量流动变化依赖于上覆地幔结构。在地震活跃区下面,沿着“环太平洋火山带”构造板块正在向下潜没,剩余的处于地幔底部的较冷海洋板块通过地幔从地核吸取了许多热量,这种地幔制冷使得较冷物质向下流动,使得部分内核凝固。反过来,在非洲和太平洋下面两个大区域,其最下面的地幔比地幔平均温度要高,这些区域下面的外核会变暖,慢慢融化变成固体的内核。

  论文合著者、印度理工学院比诺德-斯利尼瓦萨说:“如果地球内核某些地方在融化,在接近内—外核边界的地方,其动力作用会比以前认为的更加复杂。一方面,从纯铁内核的边界会不断释放出一团团较轻元素;另一方面,融化在边界上会形成一层高密度液体,较轻元素将从这里升起。”

  论文作者之一、利兹大学乔恩-蒙德博士表示,由于样本无法从地球中心采集,只能通过地表检测和计算机模型来推测地球核心发生了什么,地球磁场的起源依旧是个谜。根据地震观测数据显示,围绕着内核有一个高密度的液态层,而且地震产生的震波在地核的某些部分传播得更快。局部融化理论可为此提供相对简单的解释。

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channelId 1 1 地球内核某些区域在融化 围绕高密度液态层 1 英国利兹大学、美国加州大学圣地亚哥分校和印度理工大学联合研究发现,由于上覆层地幔的热量循环作用,地球内核从整体上在凝固,但局部存在融化现象