@ 2016.06.05 , 09:01

实验室模拟地核环境:探究地球磁场成因

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正因为地球磁场,我们才不会被宇宙射线辐射致死,但是这东西一开始从哪来的呢?

我们知道地核里有个所谓的地球发电机,它制造了磁场,可是科学家们并不确定它是如何开始的。

最近在《自然》上发表的一篇研究中,研究者们通过模拟地核附近的条件揭示了地球磁场的新成因。

我们的行星是由环绕太阳的岩石物质形成,随着时间发展,密度较大的铁就下沉了——产生了我们现在所知道的分层:地核,地幔和地壳。现在的内核是固体铁,和一些在初始成层过程中一起下沉的其他物质。外核液态的铁合金,它的运动产生了地球磁场。

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模拟地核环境

研究团队说他们想知道固态的内核与外核里的液态物质是如何导热的,从而可以了解地球和它的磁场的演化过程。他们还想要了解维持一个连续不断的磁场所消耗的能量。但是,这些都发生在极端条件下,温度极高,压力极大。因此,在地球表面无法重现同样的过程。

卡内基研究所的地球物理学家,研究作者Alexander Goncharov说:“我们急切需要在类似地核的条件下直接测量地核物质的热导率。因为,我们显然不可能跑到地核附近区采集样本。”

团队使用了一个激光加热金刚石压腔来模拟地核环境,从而知道铁在地核处是怎样导热的。金刚石压腔通过压砧两个金刚石之间的材料样本,可以在实验室中制造地球深处的超高压。激光可以将材料加热到实验所需的地核温度。

有了这套实验室模型,无论是水星内部的铁,还是地球内部的铁,团队都可以模拟出不同温度和压力下的铁样本——从34.5万个标准大气压到130万标准大气压,从2400华氏度到4900华氏度(1300-2700摄氏度)。

他们知道这些铁的热导率跟地核处估计的热导率下端是一致的,即18到44瓦/米·度。这跟原来的预测相同,即从地球初始之时,这股维持地球发电机的能量就一直存在。

Goncharov说:“为了更好理解地核热导率,我们下一步将研究那些跟随铁一同下沉的非铁材料如何影响行星内部的热过程。”

本文译自 redorbit,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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