地球內部的怪事：地核正在“不平衡”生長

由于未知原因，地球的固體鐵內核一側的增長速度快于另一側。并且，這種不均衡增長狀況自5億年前就開始了，

地球內部剖面圖顯示，由于液態鐵外核（橙色）的凝結，固態鐵內核（紅色）正在緩慢增長。

新模型顯示，地核東側（左）的增長速度比西側更快。

phys.org網站當地時間6月3日報道，美國加州大學部伯克利分校（UCB）的研究人員發現，由于未知原因，地球的固體鐵內核一側的增長速度快于另一側。并且，這種不均衡增長狀況已經持續了5億年，印尼班達海底的地核的增長速度雖然較快，但并沒有讓地核增長失去平衡，重力作用讓新生長的鐵晶體分布均勻，得以維持球形內核，目前，這個內核的半徑平均每年會增加1毫米，

然而，一側增長提速這個事實表明，在印度尼西亞下方的地球外核或地幔中，有物質正在以更快的速度從地核中吸取熱量，一側的冷卻速度加快會加速鐵的結晶與內側核的生長，這對地球磁場及其歷史有一定影響，因為由內核釋放的熱量所驅動的外核對流，產生了保護人類免受太陽危險粒子傷害的地球磁場，“我們賦予了內核年齡非常寬泛的范圍（5~15億年），這能幫助科學家討論磁場在固態內核形成之前的產生方式，”UCB教授、伯克利地震實驗室（BSL）名譽主任Barbara Romanowicz說，“地球磁場早在30億年之前就已經存在了。因此在那個時期，一定有其他過程推動了外核對流，”

相對年輕的內核意味著，在地球的早期歷史中，讓液態內核沸騰的熱量來自從鐵中分離出來的輕元素，而非現在發現的鐵結晶。BSL研究人員Daniel Frost說：“內核年齡之爭已經持續多年，這個問題的復雜之處在于，按照我們對內核熱量流失方式和溫度的了解，內核只能存續15億年。那么，更古老的磁場從何而來？”

30年來，一個謎題始終困擾著學界——內核的結晶鐵似乎優先沿著地球的旋轉軸排列，并且西側比東側更多。此前，很多人認為晶體的方向是隨機的。新研究發現的內核不對稱生長現象為該問題提供了解釋。研究人員發掘的排列證據來自于地震通過地核時地震波的傳播時間，地震波沿南北旋轉軸方向的傳播速度比沿赤道方向更快，地質學家將這種不對稱性歸因于鐵晶體的不對稱特性。

如果鐵核是固體晶體鐵，鐵晶體是如何優先朝一個方向排列的？Frost通過計算模型說明了這一問題：“內核是不對稱的，并且幅度很大，它并非只出現在內核心頂部。唯一可能行得通的解釋是，一側的增速快于另一側，”這一模型描述了不對稱生長對鐵晶體定向、東西排列不均衡的影響，并解釋了貫穿地核的地震波速度的差異。

（部分圖片來源于網路）

◎編譯 | 德克斯特

◎審稿 | 西莫

◎責編 | 陳之涵

◎期刊來源 | 《自然·地球科學》

◎期刊編號| 1752-0894

◎原文鏈接：https:http://phys.org/news/2021-06-earth-core-lopsided-strange-goings-on.html

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