本文來自微信公眾號：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF
火星由于核心的快速凝固，地質(zhì)活動(dòng)逐漸變緩，火星的磁場和板塊運(yùn)動(dòng)也消失了。失去了火星磁場的保護(hù)，太陽風(fēng)吹走了火星大氣，導(dǎo)致氣壓偏低，進(jìn)而造成火星表面的液態(tài)水在低溫的條件下就會沸騰，無法穩(wěn)定存在?；鹦菑亩兂闪艘活w毫無生機(jī)的行星。最新研究發(fā)現(xiàn)，地核也在逐漸凝固。那么，地球也會重蹈火星的覆轍嗎？
文 | 文 / 科林?斯圖爾特（Colin Stuart）
譯 | 禮世杰
編 | 趙佳明
在地球剛剛形成的時(shí)候，地核就已經(jīng)出現(xiàn)了。在太陽系的形成早期，太陽系中存在一個(gè)原行星盤（protoplanetary disc）。漸漸地，原行星盤中的物質(zhì)在重力的作用下，形成了星子（planetesimals）。后來，這些松散的巖石和金屬塊互相碰撞，最終形成了行星，其中就包括我們的地球。
在這個(gè)過程中，質(zhì)量較重的鐵沉積到地球的中心，相對較輕的巖石則上浮到地球表面。隨后，地球冷卻了下來，地球表面形成了地殼，而地球核心區(qū)域的鐵則處于熔融狀態(tài)，并靠著地核外部施加的巨大壓力始終維持著熔融狀態(tài)。
地核一直在凝固
在此后的數(shù)十億年里，地核一直在冷卻。美國南卡羅來納大學(xué)的地震學(xué)家丹?弗羅斯特（Dan Frost）說：“外核中的流體態(tài)鐵慢慢降溫，凝固成了固體，形成內(nèi)核?！?/p>
內(nèi)核還在不斷增長中，增長速度相當(dāng)于每秒鐘有 8000 噸鐵水凝固 —— 這個(gè)重量與全球每天新增人口的總體重相當(dāng)。由于冷卻凝固作用，內(nèi)核的熱量喪失，轉(zhuǎn)移到了外核，這引發(fā)了熔融態(tài)外核的強(qiáng)烈對流，從而形成了地球磁場。
內(nèi)核是如何增長的？
然而，最新研究表明，內(nèi)核的增長是不均衡的。弗羅斯特團(tuán)隊(duì)已經(jīng)著手監(jiān)測發(fā)生在地球內(nèi)部的這種不均衡的增長模式。但這并不是一項(xiàng)簡單的工作，因?yàn)樗麄兡壳爸荒茉诘乇聿杉嚓P(guān)數(shù)據(jù)，他們也無法知道今天的內(nèi)核比昨天增長了多少。
為了確定內(nèi)核是如何增長的，弗羅斯特團(tuán)隊(duì)正在尋找能證明內(nèi)核內(nèi)部存在物質(zhì)流動(dòng)的證據(jù)。當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^內(nèi)核時(shí)，如果它的傳播方向與地軸（大致是南北方向）平行，那么與傳播方向和赤道平行時(shí)相比，地震波的傳播速度會更快?；谶@一規(guī)律，弗羅斯特表示，內(nèi)核中的晶體都在一個(gè)相似的方向上排列。而且只有內(nèi)核內(nèi)部存在物質(zhì)流動(dòng)，才能達(dá)到這種一致性。
通過研究，他們發(fā)現(xiàn)，印度尼西亞附近班達(dá)海下方的內(nèi)核要比巴西下方的內(nèi)核增長得更快。然而，這種不平衡不會一直持續(xù)下去。“內(nèi)核中的晶體會在重力作用下，被推向增長較慢的一側(cè)，從而讓內(nèi)核保持球狀。”弗羅斯特解釋道，“正是這種物質(zhì)流動(dòng)形成了我們所觀察到的晶體排列形式?！?/p>
提出新的內(nèi)核模型
在弗羅斯特的研究中，他們假設(shè)內(nèi)核只含有一種結(jié)晶鐵。然而，過去科學(xué)家普遍認(rèn)為，內(nèi)核的最外層和最內(nèi)層之間具有明顯的區(qū)別。
“在最外層內(nèi)核和最內(nèi)層內(nèi)核之間沒有急劇的過渡，而是存在一個(gè)平穩(wěn)的過渡?！?弗羅斯特認(rèn)為，這樣的內(nèi)核模型與他的最新發(fā)現(xiàn)相符合。
不過，這也意味著，關(guān)于地球固態(tài)內(nèi)核的許多謎團(tuán)仍未找到答案。畢竟，從我們知道內(nèi)核的存在到現(xiàn)在還不到百年，而內(nèi)核已經(jīng)存在了幾十億年。
弗羅斯特提出了新的內(nèi)核模型，給出了內(nèi)核增長的新模式。那么，問題又來了：我們到底是否需要擔(dān)心地核的凝固？
其實(shí)，我們并不用擔(dān)心。因?yàn)榈睾瞬粫芸炀屯耆袒?shí)際上，固態(tài)內(nèi)核的增長相對緩慢，每年只增厚 2 毫米。雖然在地質(zhì)過程中，這已經(jīng)算是很快的了，但熔融狀態(tài)的外核如果完全凝固，預(yù)計(jì)還要 910 億年。在這之前，地球早就被太陽烤干了。
本文部分改編自《科學(xué)焦點(diǎn)》2023.08 期-《探索地球內(nèi)核》
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。