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给地球测温

时间:2022-01-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:地球越深处温度越高,但地球的中心究竟有多热?答案是,在地球的熔融态外核与固态内核的分界线上,温度必然恰好就是铁的熔点。因为很难达到如此巨大的压力——内核分界线处的330吉帕斯卡——并且很难校准压力以便知道是否到达目标,目前两种方法均未能直接测量出温度。它们能做的只是测量在压力略低的条件下铁的熔点,并以此为出发点向下推断。这些数字都在通过金刚石砧和气炮这两种实验估算结果的范围之内。
地球测温_牛津通识读本地

地球越深处温度越高,但地球的中心究竟有多热?答案是,在地球的熔融态外核与固态内核的分界线上,温度必然恰好就是铁的熔点。但是,在那样的惊人压力下,铁的熔点会与其在地表上的数值大不相同。为了查明这个温度到底是多少,科学家们必须在实验室里重现那些条件,或是依据理论进行计算。他们尝试了两种不同的实用方法:一种是使用在金刚石砧间挤压的微小样本,另一种则是使用一台多级压缩气炮,瞬间压缩样本。因为很难达到如此巨大的压力——内核分界线处的330吉帕斯卡——并且很难校准压力以便知道是否到达目标,目前两种方法均未能直接测量出温度。它们能做的只是测量在压力略低的条件下铁的熔点,并以此为出发点向下推断。但还存在其他的难点,很大原因是由于地核并非纯铁质的,杂质会影响熔点。在纯铁状态下,理论计算得出的内核分界线温度是6500°C,而就地核可能掺杂的杂质多少而言,铁的熔点可能是5100-5500°C。这些数字都在通过金刚石砧和气炮这两种实验估算结果的范围之内。

对穿过内核的地震波进行的研究制造了另一个惊喜。这些地震波从北向南的行进速率似乎要比从东向西快3%-4%;内核表现出各向异性,一种在所有方向上各不相同的结构或晶粒。对此的可能解释是,内核是由很多对齐的铁晶体组成的——甚或是直径逾2000公里的一整块铁晶体!另一种可能是,内核内部的对流与地幔中的完全一样。或许有少量液体被晶粥所捕获。经过计算,与赤道对齐的3%-10%容量的液体平盘即可使内核呈现出科学家们观察到的各向异性现象。

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