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地核究竟有多老?科学家重估地球内核年龄

来源:新华社2020-08-25

美媒称,通过在实验室中模拟类似于地球核心的环境,研究人员改进了对地球固态内核年龄的估计,认为其形成年代在10亿到13亿年前之间。

据美国每日科学网站8月21日报道,这一研究结果将地核置于其13亿至45亿年估计年龄谱的较小端,但又比最近一项仅5.65亿年的估计大一些。

此外,这些实验和相关理论有助于确定地核的导热量,以及为“地球发电机”提供动力的能源来源。地球发电机是维持地球磁场的机制,地球磁场能保持指南针的指向,并有助于保护生命免受有害宇宙射线的侵害。

这项研究由美国得克萨斯大学奥斯汀校区杰克逊地质学院的林俊孚教授牵头。他说:“人们对地球发电机的来源以及磁场的强度感到好奇和兴奋,因为它们都是决定行星宜居性的因素。”

研究结果8月13日刊登在美国《物理评论快报》周刊上。

报道介绍,地球的核心主要由铁构成,内核是固态的,而外核是液态的。铁通过传导来传递热量的有效性——即热导率——是确定地核其他许多属性的关键,包括内核是何时形成的。

多年来,对地核年龄和热导率的估计从非常古老和相对较低,到非常年轻和相对较高,各不相同。但是,那些对地核年龄更年轻的估计也产生了一种悖论,即在形成内核之前的数十亿年里,地核必须达到无法实现的高温才能维持地球发电机运转。

报道称,这项新研究找到一种将地核温度保持在现实参数范围内的解决方案,从而化解了这一悖论。找到这种解决办法依靠的是在类似地核的环境下直接测量铁的热导性。在这种环境下,压力大于100万个大气压,温度与太阳表面差不多。

新测得的热导率低于地核较年轻估值的30%至50%,这表明地球发电机是由两种不同的能量来源和机制维持的:热对流和成分对流。起初,地球发电机仅靠热对流维持;现在,两个机制的作用同样重要。

林说:“一旦确切知道从外核到下地幔的热流量,就可以真正了解地球是何时冷却到内核开始结晶的程度。”

修正后的内核年代可能与地球磁场强度激增相关,磁场强度激增被当时形成的岩石中磁性物质的排列记录下来。

报道称,这些证据表明,内核的形成是产生当今强大磁场的重要因素。

地核究竟有多老?科学家重估地球内核年龄

地球构造示意图(资料图片)


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