咱們腳底下的地球,最中心那坨“鐵疙瘩”,居然藏著一種人類剛摸清的物質(zhì)狀態(tài)——不是普通固體,也不是液體,卻能讓它軟得像黃油。最近中國科研團隊的研究,終于把地震界纏了多年的這個謎題給捅破了。
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內(nèi)核的“反常軟”:地震波為啥“卡殼”?
地球內(nèi)核分兩層:外面是熔融的外核,里面是固態(tài)的內(nèi)核。內(nèi)核的條件極端到離譜:壓力超330萬個大氣壓(相當于每平方厘米壓3300噸),溫度和太陽表面差不多(約5500℃)。
按常理,這么高壓下的鐵合金應(yīng)該硬得像鋼。但地震波測出來的結(jié)果卻反常:剪切波(地震里橫走的波)走得比預期慢很多,內(nèi)核的泊松比(反映材料彈性的指標)居然和黃油差不多,離鋼差遠了。
這問題纏了科學家?guī)资辏簽樯豆虘B(tài)內(nèi)核會“軟得離譜”?
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實驗實錘:碳原子像小孩穿廣場舞隊
直到最近,研究團隊,終于拿出了直接證據(jù)。
他們用動態(tài)沖擊壓縮平臺,把鐵碳合金樣品加速到7公里每秒(比子彈快多了),瞬間造出140吉帕壓力、2600開爾文溫度——和內(nèi)核條件幾乎一模一樣。
同時測聲速、做分子動力學模擬,發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵:鐵碳合金在這條件下變成了超離子態(tài)。
簡單說,鐵原子還保持著有序的晶格(是固體),但里面的碳原子卻像“竄來竄去的小孩”,在晶格間隙里自由移動——就像小孩在廣場舞隊里鉆來鉆去,不碰倒人,但讓隊伍“軟了不少”。
這種狀態(tài)下,合金的剛度驟降,剛好對應(yīng)地震波的“慢走”和黃油般的泊松比。
不止解地震謎,還影響地球磁場?
這個發(fā)現(xiàn)不止解釋了內(nèi)核的“反常軟”,還捅開了地球內(nèi)部動力學的新窗戶:
碳原子的流動,能解釋地震波的“各向異性”——就是波速隨方向變,之前沒找到合理原因;
這些“流動的輕元素”(碳是其中一種),可能給地磁場提供新能量。之前以為地磁場靠熱對流、成分對流驅(qū)動,現(xiàn)在多了個“原子擴散”的動力源;
還解決了輕元素在高壓下的行為爭論——之前沒重視“間隙固溶體”(碳在鐵晶格間隙)的作用,現(xiàn)在證明這是關(guān)鍵。
地球心臟,原來不是“死硬疙瘩”
這個發(fā)現(xiàn)讓科學家對內(nèi)核的認知徹底變了:從“靜態(tài)、硬邦邦的鐵球”,變成“動態(tài)、有原子流動的超離子態(tài)固體”。
不止地球,這個超離子態(tài)還能幫理解其他類地行星(比如火星)、系外行星的磁場和熱演化——畢竟很多行星內(nèi)核條件也極端。
原來咱們腳底下的地球心臟,居然藏著這么“靈活”的物質(zhì)狀態(tài)!你之前以為內(nèi)核是啥樣的?硬邦邦的鐵?還是像果凍?評論區(qū)聊聊你的想法~
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