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新的理论解释了为什么地球的核心不融化

地质学家估计,地球的核心是一个闷热 5,700 ķ (5,427C, 9,800F), 把它约看齐太阳的表面 - 但内芯是铁的实心球. 为什么它不液化是一个有点神秘, 但现在从技术的KTH皇家理工学院的一项研究提出了新的理论, 模拟铁固体怎么能保持这样的极端条件下原子稳定.

一个新的理论可以解释为什么地球的内核仍然是固态铁, 尽管极端的高温(信用: Shad.off/Depositphotos)

这里对地球表面, 铁原子安排自己切块, 在什么作为一个体心立方 (BCC) 相. 由于此状态是室温和常压下的产品, 科学家们长期以来一直认为,铁不能以这种形式在地球的中心存在于炽热的温度和强烈的压力. 在这些条件下, 铁的晶体结构预期采取一个六边形的形状, 的状态称为密排六方 (HCP) 相.

采用瑞典超级计算机Triolith, 从KTH新的研究嘎吱嘎吱更大的数据量多于此前分析. 数据表明,核心很可能由 96 %的纯铁, 与其余四个%的镍组成并且一些光元件. 但最重要的, 研究发现,BCC铁可以在核心确确实实存在, 其晶体结构保持稳定得益于先前假定动摇它很有特色.

“在地球的核心条件, BCC铁表现出从未观察到前原子扩散的图案,” 阿纳托利Belonoshko说, 该研究报告的作者之一. “看来,实验数据证实BCC铁的核心稳定是摆在我们面前 - 我们只是不知道究竟意味着什么。”

晶体结构可以被认为是被划分成 “飞机” 原子的 - 也就是, 原子的二维层. 所以, 在立方相的铁原子被布置在四个原子的两个平面, 组成一个立方体的八个角. 这些结构通常是相当不稳定, 与飞机滑出形, 但在极端温度下, 该滑离层重新插入到混合, 可靠地发生,以至于它稳定结构.

这种扩散通常由液化它破坏了晶体结构, 但在这种情况下,, 铁设法保持其BCC结构. 研究人员比喻的飞机卡甲板.

“这些平面的滑动有点像洗牌一副扑克牌,” Belonoshko说. “即使卡被放在不同的位置, 甲板上仍是一个甲板. 同样, 的BCC铁保持其立方体结构. 该BCC阶段进入的座右铭: “什么不杀了我令我更坚强。’ 不稳定杀死在低温下的BCC相, 但使在高温下的BCC相稳定。”

这一发现也有助于解释另一个内部地球之谜: 为什么地震波传播速度极到极东比到西, 通过核心? 这种现象已经由核心是各向异性解释, 这意味着它拥有了定向纹理类似木材的纹理. 如果纹理南北走向, 这种差异可以预期, 而稳定的BCC相铁可以创建这个纹理.

“铁BCC相的独特功能, 如高温自扩散,即使在纯的固体铁, 可能负责解释地球内芯各向异性所需的形成大规模各向异性结构的,” Belonoshko说. “扩散允许响应于任何应力的铁容易变形。”


资源: newatlas.com, 由迈克尔·欧文

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