地球內核某些區域在融化 高密度液態層圍繞內核

本報訊（記者常麗君）據美國物理學家組織網報道，英國利茲大學、美國加州大學聖地亞哥分校和印度理工大學聯合研究發現，由於上覆層地幔的熱量循環作用，地球內核從整體上在凝固，但局部存在融化現象。新研究有助於人們進一步理解地球內核的形成以及作為「地球發電機」的外核是怎樣產生地磁場的。相關論文發表在5月19日的《自然》雜誌上。

地球內核是個像月球大小的固體鐵球，外面被高速流動的液態鐵鎳合金（也有些其他較輕元素）外核、高黏度的地幔和固態的地殼所包圍。經過幾十億年，地球內部冷卻下來，一部分鐵核凝固，因此內核以大約每年1毫米的速度生長。而地球內部在冷卻中將散發出的熱量傳到地幔層，就像火爐上開水的對流，較熱的地幔運動到表面，較冷的地幔進入中心。這種逸熱效應提供的地質動力與地球的自旋相結合產生了地磁場。

之前的觀點認為，整個地球內核都在凝固並逐漸向外生長。但新研究顯示，雖然整體上說，從核到幔的熱量流動網確保了外核物質凝固使內核生長，但內核的某些區域確實在融化。

研究小組用計算機模擬外核對流模型並結合地震學數據，發現在核—幔邊界的熱量流動變化依賴於上覆地幔結構。在地震活躍區下面，沿著「環太平洋火山帶」構造板塊正在向下潛沒，剩餘的處於地幔底部的較冷海洋板塊通過地幔從地核吸取了許多熱量，這種地幔製冷使得較冷物質向下流動，使得部分內核凝固。反過來，在非洲和太平洋下面兩個大區域，其最下面的地幔比地幔平均溫度要高，這些區域下面的外核會變暖，慢慢融化變成固體的內核。

論文合著者、印度理工學院比諾德·斯利尼瓦薩說：「如果地球內核某些地方在融化，在接近內—外核邊界的地方，其動力作用會比以前認為的更加複雜。一方面，從純鐵內核的邊界會不斷釋放出一團團較輕元素；另一方面，融化在邊界上會形成一層高密度液體，較輕元素將從這裡升起。」

論文作者之一、利茲大學喬恩·蒙德博士表示，由於樣本無法從地球中心採集，只能通過地表檢測和計算機模型來推測地球核心發生了什麼，地球磁場的起源依舊是個謎。根據地震觀測數據顯示，圍繞著內核有一個高密度的液態層，而且地震產生的震波在地核的某些部分傳播得更快。局部融化理論可為此提供相對簡單的解釋。

(科技日報)

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