咱们脚底下的地球,最中心那坨“铁疙瘩”,居然藏着一种人类刚摸清的物质状态——不是普通固体,也不是液体,却能让它软得像黄油。最近中国科研团队的研究,终于把地震界缠了多年的这个谜题给捅破了。
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内核的“反常软”:地震波为啥“卡壳”?
地球内核分两层:外面是熔融的外核,里面是固态的内核。内核的条件极端到离谱:压力超330万个大气压(相当于每平方厘米压3300吨),温度和太阳表面差不多(约5500℃)。
按常理,这么高压下的铁合金应该硬得像钢。但地震波测出来的结果却反常:剪切波(地震里横走的波)走得比预期慢很多,内核的泊松比(反映材料弹性的指标)居然和黄油差不多,离钢差远了。
这问题缠了科学家几十年:为啥固态内核会“软得离谱”?
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实验实锤:碳原子像小孩穿广场舞队
直到最近,研究团队,终于拿出了直接证据。
他们用动态冲击压缩平台,把铁碳合金样品加速到7公里每秒(比子弹快多了),瞬间造出140吉帕压力、2600开尔文温度——和内核条件几乎一模一样。
同时测声速、做分子动力学模拟,发现了关键:铁碳合金在这条件下变成了超离子态。
简单说,铁原子还保持着有序的晶格(是固体),但里面的碳原子却像“窜来窜去的小孩”,在晶格间隙里自由移动——就像小孩在广场舞队里钻来钻去,不碰倒人,但让队伍“软了不少”。
这种状态下,合金的刚度骤降,刚好对应地震波的“慢走”和黄油般的泊松比。
不止解地震谜,还影响地球磁场?
这个发现不止解释了内核的“反常软”,还捅开了地球内部动力学的新窗户:
碳原子的流动,能解释地震波的“各向异性”——就是波速随方向变,之前没找到合理原因;
这些“流动的轻元素”(碳是其中一种),可能给地磁场提供新能量。之前以为地磁场靠热对流、成分对流驱动,现在多了个“原子扩散”的动力源;
还解决了轻元素在高压下的行为争论——之前没重视“间隙固溶体”(碳在铁晶格间隙)的作用,现在证明这是关键。
地球心脏,原来不是“死硬疙瘩”
这个发现让科学家对内核的认知彻底变了:从“静态、硬邦邦的铁球”,变成“动态、有原子流动的超离子态固体”。
不止地球,这个超离子态还能帮理解其他类地行星(比如火星)、系外行星的磁场和热演化——毕竟很多行星内核条件也极端。
原来咱们脚底下的地球心脏,居然藏着这么“灵活”的物质状态!你之前以为内核是啥样的?硬邦邦的铁?还是像果冻?评论区聊聊你的想法~
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