@ 2017.07.23 , 09:30
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为什么地核是固态的?

为什么地核是固态的?
creidt:视频截图

有一个未解之谜,困扰了数代科学家:我们的地球里面,那个冥王星大小的地核,其外部是液态的,而内部是却是固态的金属。对,固态的——即使它的温度几乎和太阳表面一样高。怎么可能呢?瑞典科学家觉得自己找到了答案。

金属立方体

金属中的原子排列呈晶体结构。这种结构会随着温度和压力变化。在我们所知的常温常压下,金属原子会呈现我们所熟知的体心立方( body-centered cubic)结构——在这种经典的结构下,原子排列在立方体的八个角上和一个中心点上。在极端高压下,金属的结构则会变成所谓的密排六方晶格( hexagonal close-packed )结构,密排六方晶格中十二个金属原子分布在六方体的十二个角上。

为什么地核是固态的?
为什么地核是固态的?
credit:维基百科

你能想象吗? 地核的压力是地表压强的三百五十万倍。所以你觉得地核的金属晶体结构可能会是六方形。科学家也是这么想的:他们觉得方形结构是不可能存在于那种条件之下的。不过2017年2月的一份刊登出的报告提出了不一样的观点,来自瑞典斯德哥尔摩 KTH 皇家科技学院的科学家们,分析了大量的数据,得出了一个惊人的结论。

洗牌

研究人员使用大量的超计算机分析了三年前加州的 Livermore Lawrence 国家实验室的大量数据。他们发现,地核确确实实是个方形结构。在常规的温度(不是常温)下,方形结构是不稳定的,原子「平面」很容易滑动,脱离这个结构,于是金属就成液态的了。不过在地核这种极端环境之下,原子移动十分迅速,但它们之间的距离很近。所以,其实原子无处可跑。就像一节拥挤的地铁车厢,人在里面动,也只能是互相交换位置,总体的形状是不会变的。

「这个滑动的过程,有点像一副扑克牌洗牌,」共同作者 Anatoly Belonoshko 解释到。「即使洗完之后,每张牌的位置不一样了,但还是那一副牌。同样的道理,原子的位置变了,但原子的方形结构也不会变。」

这个理论不仅仅解释了为什么地核是固体的,还能够解释,为什么地震波当中,纵波比横波快。原子在方形结构中移动的时候,会给地核这个金属块增加「纹理」,这种纹理和木头上的纹理类似,会给地震波的传播带来偏向性。知道了些关于地球内部结构的知识,能够帮助我们预测未来会发生的事情。

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


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TOTAL COMMENTS: 16+1

  1. 超级小马
    @4 months ago
    3515396

    能知道地核是固态的,这让我觉得物理还真是厉害啊。

    [55] XX [6] 回复 [1]
  2. dntilee
    @4 months ago
    3515405

    要说地震波的话 还有地幔啊

  3. 3515415

    武汉?我熔岩地狱——西安不服

    [10] XX [7] 回复 [0]
  4. 小甜甜
    @4 months ago
    3515426

    所以说地球也是”外圆内方”?

    [23] XX [2] 回复 [0]
  5. 叮当狼嫁我
    @4 months ago
    3515442

    怎么知道地核是固态的额

  6. marogrobid
    @4 months ago
    3515443

    虽然跟过冷水不一样,但是物理解释之后,这种现象都特别迷人。

  7. 3515444

    昨天刚从伯克利Livermore Lawrence 实验室参观,今天就在煎蛋看到相关的文章!巧

    [11] XX [1] 回复 [0]
  8. 3515447

    故弄玄虚。压强升高时熔点也升高,是普遍规律;不同压强温度下晶格类型会转换,也是普遍规律,材料学固体物理上的相图就是描述这种现象的。

    [4] XX [33] 回复 [1]
  9. Anonymous
    @4 months ago
    3515450

    勾起了我对高中化学的回忆

  10. 3515495

    不错…………………………

  11. 3515496

    周四晚上的时候,小组会一个老师刚好讲了这一篇文章,怀疑。。

  12. 3515522

    因为是外星人的硬盘

    [11] XX [0] 回复 [1]
  13. 子不语者
    @4 months ago
    3515555

    什么固体,万物皆流。

  14. 很好支持
    @4 months ago
    3515663

    股票配资资金有门槛限制吗?
    http://www.peizi999.com/wenda/

    [0] XX [26] 回复 [0]
  15. 3515694

    因为地球诞生时还没有机械。

  16. 阿斯蒂芬
    @4 months ago
    3516216

    沪宁线(上海到南京)温度全面赶超西安和武汉

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