在地球核心发现铁“雪”-新研究发现影响整个星球的力量

新研究描述的内部地球的简化图形。白色和黑色层代表包含铁晶体的浆液层。铁晶体在外芯的浆液层中形成（白色）。这些晶体会“下雪”到内核，在内核中积聚并压缩成一层在其上的层（黑色）。内层西半球的压实层（W）比东半球的压实层（E）厚。

根据一项新的研究，地球的内核处于高温，高压和白雪覆盖的状态，可以帮助科学家更好地了解影响整个星球的力。

雪是由微小的铁颗粒制成的，铁颗粒比地球表面上的任何雪花都要重，它从熔化的外核上落下并堆积在内核的顶部，从而形成覆盖内核的高达200英里厚的堆。

图像听起来像是外星人的冬季仙境。但是领导这项研究的科学家表示，这类似于火山内部岩石的形成方式。

这项研究的合著者，德克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院教授林荣福说：“地球的金属核就像一个在地壳中我们知道的岩浆腔一样工作。”

该研究可在线获得，并将于2019年12月23日发表在《 JGR Solid Earth》期刊的印刷版上。

中国四川大学副教授张友军主持了这项研究。其他合著者包括杰克逊学院研究生彼得·纳尔逊（Peter Nelson）；田纳西大学的助理教授尼克·戴格特（Nick Dygert）在杰克逊学院的博士后奖学金期间进行了这项研究。

无法对地球核心进行采样，因此科学家通过记录和分析地震波（一种能量波）穿过地球时的信号来进行研究。

但是，最近的地震波数据与基于当前地球核心模型的预期值之间的偏差引起了人们的疑问。当波穿过外层核心的底部时，其移动的速度比预期的要慢，并且在穿过顶部内层核心的东半球时，其移动的速度也比预期的要快。

该研究提出了铁雪覆盖的岩心作为这些像差的解释。科学家S.I. Braginkskii于1960年代初提出，内外核之间存在泥浆层，但是有关岩心环境中的热和压力条件的普遍知识使这一理论被推翻了。然而，张新进行的类似核材料的实验的最新数据，并从较新的科学文献中提取，发现结晶是可能的，最下层外核的约15％可能由铁基晶体制成，最终掉落到液体中。外核，并沉降在固体内核的顶部。

戴格特说：“这是一件奇怪的事情。”“外层核心中的晶体在数百公里的距离内下雪到内层核心。”

研究人员指出积雪堆积是造成地震畸变的原因。浆状成分减慢了地震波。雪堆大小的变化（东半球更薄，西部更厚）解释了速度的变化。

张说：“内核的边界不是一个简单而光滑的表面，它可能会影响内核的热传导和对流。”

该论文将铁颗粒的降雪与更靠近地球表面的岩浆室内发生的过程进行了比较，该过程涉及矿物从熔体中结晶出来并凝结在一起。在岩浆房中，矿物质的压实产生了所谓的“累积岩石”。在地核中，铁的压实有助于内核的增长和外核的收缩。

考虑到核心对影响整个星球的现象的影响，从产生磁场到辐射驱动构造板块运动的热量，更多地了解其组成和行为可能有助于理解这些较大过程的工作原理。

加州大学伯克利分校的地​​球科学教授布鲁斯·巴菲特（Bruce Buffet）研究行星内部，但并未参与这项研究。他说，这项研究面临着有关地球内部的长期问题，甚至可能有助于揭示更多有关地球核心如何发展的信息。是。

他说：“将模型预测与异常观测联系起来，使我们能够得出有关液核可能成分的推论，并且也许可以将这些信息与行星形成时普遍存在的条件联系起来。”“起始条件是地球成为我们所知道的星球的重要因素。”

参考：JYou Solid Zhang的“铁合金浆料和压实的堆积桩跨越地球的内核边界”，作者：张有军，彼得·尼尔森，尼克·戴格特，林正富，2019年10月22日。
10.1029 / 2019JB017792

该研究由中国国家自然科学基金，中央大学基础研究基金，杰克逊地球科学学院，国家科学基金会和斯隆基金会资助。