古代晶体中的磁性揭示了地球内核形成的时间
目前 , 研究人员已经能够使用对古代岩石晶体的分析(以及锁定在其中的磁性记录)来追溯地球内核数亿年的历史 。
【古代晶体中的磁性揭示了地球内核形成的时间】上图:地球内核和磁场是如何发展的 。
地球的核心是一个由铁和镍组成的高密度热团 , 实际上由两层组成 —— 固体的内核挤在熔融的外核中 。 然后是岩石地幔(所有层中最厚的)和我们赖以生存的地壳 。 我们今天要说的是地下2900公里(约1800英里) 。
根据研究人员的发现 , 地球的内核似乎在大约5.5亿年前结晶成一个相当大的质量 。 这种结晶提供了足够的热量来恢复磁场(磁场在大约1500万年前就耗尽了) , 并为生命的大爆发奠定了基础 。
地球磁场 , 保护生命免受有害太阳风的伤害 , 实际上是由外核中旋转的液态铁控制的 。 然而 , 正如这项新研究表明的那样 , 位于中心的固态铁镍合金也可以作为能源发挥关键作用 。
纽约罗切斯特大学的地球物理学家约翰·塔杜诺(John Tarduno)说:“内核非常重要 。就在内核开始增长之前 , 磁场处于崩溃的边缘 , 但一旦内核开始增长 , 磁场就会再生 。 这项研究确实强调了有必要拥有一个不断增长的核心 , 在行星的整个生命周期(数十亿年)中维持磁场 。 ”
巨大的距离和高温使得测量地球核心几乎是不可能的 , 因此科学家们便依赖于岩石中的晶体 —— 在这种情况下 , 是斜长石中的长石晶体 。这些晶体可以充当高度精确的磁性记录器 。
通过比较 5.65 亿年前的岩石和 5.32 亿年前的岩石 , 该团队能够看到磁场强度的变化 —— 地球磁场的戏剧性回归 。这种变化花了数千万年的时间 , 但就地质时间尺度而言 , 这是相对较快的 。
基于这项研究的热模型表明 , 内核的结构在大约 4.5 亿年前发生了变化 , 在最内层和最外层内核之间形成了界线 。地幔的变化也与这些时间相匹配 。
地球物理学家约翰·塔杜诺说:“因为我们更准确地限制了内核的年龄 , 我们可以探索这样一个事实 , 即今天的内核实际上由两部分组成 , 地球表面的板块构造运动间接影响了内核 , 这些运动的历史 , 深深地印在了地球内部内核的结构中 。 ”
更多地了解内核是如何进化到现在的状态 , 也可以让我们了解它在未来将会如何变化 , 同时也给我们研究其他行星提供了一个比较点 。
我们只需要看看火星 , 就能知道如果内核没有成长 , 没有为地球磁场提供动力 , 使其强大到足以击退地球表面有害的太阳辐射 , 会发生什么 。
由于没有全球磁场的保护 , 火星的大气层在数十亿年的时间里被太阳风剥离 。 与此同时 , 也带走了生命蓬勃发展所需的水和氧气 。
约翰·塔杜诺表示:“如果地球磁场没有再生 , 地球肯定会失去更多的水 。 地球会比现在干燥得多 , 也会非常不同 。 ”
这项研究发表在《自然通讯》杂志上 。
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