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科学家找到地球核心比太阳更热却固态的原因

科学家们对于为什么地球的内核比太阳的表面更热,但却能保持固态,有一个新的解释。原来,这可能都是地球中心结晶铁球的原子结构引起的。

研究人员认为,这种铁芯存在于一个从未见过的原子状态,允许它承受在我们行星中心发现的令人难以置信的温度和压力。如果他们是对的,这可以解决一个令科学家困惑了几十年的谜团。

来自瑞典KTH皇家理工学院的一个团队使用了Triolith(瑞典最大的超级计算机之一),来模拟我们脚下约6400公里(4000英里)处可能发生的原子过程。

与任何其他金属一样,铁中的原子结构根据温度和压力而变化。在室温和正常压力下,铁处于所谓的体心立方(BCC)相,在高压下,其切换到六方密堆积(HCP)相。

这些技术术语描述了原子在金属内的排列,这反过来影响其强度和其他性质,例如它是否保持固态。

到目前为止,人们认为地球核心的固体铁结构是一种六方密堆积(HCP)相排列,因为地心条件对于体心立方(BCC)相来说太不稳定了。

而在新的研究中表明,在地球中心的环境实际上加强了这个体心立方(BCC)相的排列,而不是打破它。

研究人员Anatoly Belonoshko说:“在地球核心的条件下,体心立方(BCC)相的铁展现出从未被观察到的原子扩散模式。在低温下的不稳定性杀死体心立方(BCC)相,但在高温下使体心立方(BCC)相更稳定。”

Belonoshko将地球中心的铁的极端原子活动与“洗牌”相比较,由于温度和压力的强大作用而被不可思议地快速洗牌。

这些力量真的是非凡的:是我们地表压力的350万倍,以及比我们在地面上经历的温度高6,000°C(10,800°F)。

Triolith收集的数据也显示,96%的地球内核可能由铁组成,比之前的估计值更高,其余的是镍和其他轻元素。

另一个可以通过最新研究解决的谜题,是为什么地震波在极点之间传播的速度比通过赤道传播的速度更快,这是一种技术上称为各向异性的特征,这意味着在一个特定的方向上有组织的东西,例如在木材颗粒。

研究人员说,在地球核心的极端条件下,体心立方(BCC)相铁的行为足以产生大规模的各向异性效应,为科学家未来开辟另一个途径。

值得注意的是,这些假设是基于地球内部运动的特定模拟,并且基于不同计算机运行的不同模型,科学家团队可能得到与这些结论不相容的结果。

直到我们能够弄清楚如何获得实际的仪器之前,我们永远不会100%确定计算是正确性。并且考虑到那里存在的压力和温度,我们可能永远不会有地球核心活动的直接证据。

但是,尽管面临各种挑战,科学家们扔在持续探索,因为一旦我们更多地了解了地球的内部运作,我们可以更好地预测下一步会发生什么。

科学家认为,地球科学的最终目标是了解地球的过去、现在和未来,而他们的预测能够做到这一点。

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