地球內核表面有一層"糊糊"：與磁場起因密切相關

　　2017-09-05 10:42:20　來源: 科技日報社-中國科技網 (北京)

　　

　　本報記者 吳長鋒

　　日前，國際權威學術期刊《自然·通訊》發表了中國科學技術大學地震與地球內部物理實驗室溫聯星研究組的研究文章，報道地球內核表面局部地區存在糊狀層。

　　糊狀層是什麼？「糊狀層指的是在凝固過程中經常形成的夾於純固體和純液體之間的一個固液共存的過渡層，就像盛水的鍋里燉著土豆。」中國科大溫聯星教授告訴科技日報記者，位於地球最中心的固態內核，就是隨著地球內部的冷卻從液態外核慢慢凝固而成。

　　根據冶金學經驗和理論分析，科學家在上世紀80年代就預言地球內核邊界附近可能包含三個區域：以純液態形式存在的上部區域，即地球外核；以純固態形式存在的下部區域，即地球內核；以固液態共存形式存在的中間區域，就是糊狀層。

　　「然而，關於地球內核邊界附近存在糊狀層的結論只是一個推斷，科學界一直沒有任何觀測證據支持它的存在。」溫聯星說。

　　那麼，地球內核表面是否存在糊狀層？它又有什麼意義呢？溫聯星告訴記者，這和地球磁場的起因密切相關。

　　「地球磁場阻擋了太陽輻射來的帶電粒子和來自宇宙的射線，保護了地球生物的生存與繁衍環境。然而，我們對地球磁場起因的了解卻不深」，「愛因斯坦也曾把地球磁場起因列為物理學中尚未解決的重大問題之一」。

　　溫聯星告訴記者，根據我們目前的認知，地球磁場是由於液態外核快速對流構成的「地磁發電機」而形成，而外核並不像地球其它地方，比如地幔，擁有放射性元素為其對流提供熱能，外核對流的驅動力主要來源於地球液體外核形成固體內核的凝固過程。

　　「因此，認識地球內核的凝固過程成為了解地球磁場起因的關鍵，而內核邊界糊狀層的存在，則將對理解地球內核的凝固過程具有關鍵性的揭示意義。」溫聯星解釋說。

　　中國科大研究組通過分析日本高感度地震台網Hi-net記錄到的從地球內核邊界反射的地震波的走時和波形，發現在鄂霍次克海西南部下方的地球內核邊界存在一個厚度約為4—8公里的糊狀層，而與該區域臨近的其它地球內核邊界則呈現出尖銳的界面，並無糊狀層存在。

　　這個研究結果不僅為內核邊界糊狀層的存在提供了直接的科學證據，同時還表明糊狀層並非像當初設想的均勻地分佈在全球內核表面，而是僅存在於內核局部地區。

　　「這項研究結果還表明，地磁場驅動力並非像我們一直認為的在各地理位置上均勻分佈，而是隨區域而變化。」溫聯星說，地球內核凝固在大部分無糊狀層地區釋放潛熱，而在局部糊狀層區則釋放熱和化學能。

　　中科大的研究為全球探索地球內核表面糊狀層、推動科學界全面認識地球磁場的驅動力提供了一個嶄新的方向。