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由于过度反应的原子在周围挤着地球的固体内核是“令人惊讶的柔软”

(2023-10-10 11:14:21)

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由于过度反应的原子在周围挤着地球的固体内核是“令人惊讶的柔软”

By Harry Baker

2023/10/10

在地球内核中巨大的铁球内的原子可能比以前想的远更多绕着移动，这可以解释最近关于核的令人惊讶的柔软度的发现。

艺术家的地壳、地幔、外核和内核当分离时看起来像的样子的解释。 (Image credit: Shutterstock)

科学家最近发现地球的长期被认为是一个不移动的固体金属球的内核可能比我们预期的更多不坚硬的。现在，一项新的研究提出，这种令人惊讶的柔软度可能被过度反应的原子造成，这些原子在它们的分子结构中比我们意识到的远更多移动绕着。

内核是一个巨大的球形金属块，主要是铁，跨越大约760英里（1,220公里），追溯回到至少10亿年前。内核被外核包络------ 一个涡旋的液态金属的海洋------而外核反过来被一个巨大的叫地幔的熔融岩石层包围，它刚好位于我们生活在上的固体地壳下方。

在我们星球中心的压力是巨大的，因此专家们最初相信了这个核一定是完全固体的，并且在它之内的铁原子被排列成一个巨大的六边形晶格，必须被永久固定在位。

但在 2021 年，来自地震的地震波揭示了内核内部有许多不一致，这导致了一些科学家将它描述为一个“糊状的隐藏世界”。随后的研究提出，这可能被液态铁的漩涡困在核内，或者核存在于一个“超离子状态”中，在那里来自碳和氢等其他元素的原子恒定的晃动过核的巨大铁原子晶格。

研究员林降幅举起内核的六边形铁原子晶格的模型。 (Image credit: Jung-Fu Lin / UT Jackson School of Geosciences)

这项新研究于10月2日发表在《地球、大气和行星科学》杂志上，为正在内核内部发生的提供另一种解释。

研究人员在实验室中重建了内核内的强大压力，并观测了铁原子在这些条件下如何行为。然后，科学家们将这些数据馈入一个计算机学习程序来创建一个仿真的他们标榜为“超级细胞”的虚拟核。用超级细胞，研究小组能够来看到在他们的假定的刚性结构中铁原子如何移动。

该研究的共同作者，德克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理学家林降幅（Jung-Fu Lin）在一份声明中说，结果提示内核内的原子能“比我们从来想象的远更多的移动”，。

仿真显示铁原子群如何围绕着“超级细胞”移动。 (Image credit: Jung-Fu Lin / UT Jackson School of Geosciences)

研究人员在声明中写道，超级细胞仿真表明，其中一些原子能成群移动绕着，在晶格中占据其他位置而不会破坏它的整体形状------有点像晚餐客人如何在不添加或移除椅子改变在桌子的座位一样。这种类型的运动被称为“集体运动”。