早期地心磁性来源引争议

2015-12-24 22:44:22  中国科学报
本文作者:鲁捷

早期地心磁性来源引争议

2015-12-24 22:44:22
作者:鲁捷
来源:中国科学报
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图片来源:Yuri_Arcurs

本报讯 地球物理学家一直称其为新的地核谜题:他们很难解释,当高温中诞生的地球逐渐冷却时,如何在数十亿年前维系磁场。

现在,科学家提出了两种不同的解释。两种解释都是以炙热地球外的矿物质晶体化为基础,这一过程中会通过“搅动”年轻的地核形成磁场。两种解释的不同之处在于,究竟是哪一种矿物质发生了晶体化。

日本东京工业大学地球物理学家Kei Hirose的选择是二氧化硅,他进行了模拟地球内部的高压实验,并在近日于加州旧金山举行的美国地球物理联合会报告中表示:“我对这种解释非常有信心。”

但是加州理工学院地球物理学家David Stevenson则表示,解决这一问题的关键并不是二氧化硅,而是氧化镁。在一项尚待发表的研究中,Stevenson提出,早期地球熔融析出的是氧化镁,这种物质可能产生浮力差异,成为驱动古地球的动力。

核心矛盾学说从2012年开始出现,当时若干研究团队报告称,地心正在以比想象中更高的速率丢失热量。更多热量从地心流失意味着将有更少热量搅动地心的液体熔岩。这非常重要,因为一些研究认为地球在40多亿年前——距离它从新生太阳周围燃烧的碎片中诞生仅有5亿年左右——可能拥有磁场。“地球需要或多或少的持续性的发电机。”华盛顿特区卡内基科学研究所地球物理学家Peter Driscoll在会议上说。

在位于东京的实验室中,Hirose把铁、硅和氧气等不同矿物混合放入一个金刚石压腔中,对其挤压产生超大压力,使其达到超过4000℃的高温,以此模仿地球内部的动态。他发现,只要具备硅和氧,这两种元素就会形成结晶,生成二氧化硅。

当早期地球析出二氧化硅,就会使剩余的熔岩继续活跃并向上升起,Hirose报告称,由此就会形成维持地球磁力所需要的搅拌动力。“目前,我认为这是驱动‘地球发电机’的最可行机制。”他说。

然而,Stevenson则支持镁,并表示它比二氧化硅“更加合理”,因为氧化镁会首先从地球熔融中析出。他表示,Hirose所说的是“可能发生的事情,而不是已经发生的事情”。

责任编辑:微科普

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