參考消息網(wǎng)1月21日報(bào)道 西媒稱，人類對于我們生活的地球內(nèi)部知之甚少。一些新的研究成果揭示出地球內(nèi)部不斷發(fā)展演變中的動(dòng)蕩史。
據(jù)西班牙《趣味》月刊2014年11月號文章，在地下400到600公里的地幔深處蘊(yùn)藏著一個(gè)巨大水庫，水量可能超過地球上所有海洋的總和。證明地下隱藏著一個(gè)巨大水庫的證據(jù)源自2008年在巴西馬托格羅索州一個(gè)礦藏中發(fā)現(xiàn)的一種叫尖晶橄欖石的親水礦物，這種礦物來自地幔上下兩層間的過渡帶。尖晶橄欖石通常會表明某一個(gè)地方的地下是否含水。這種巖石的2.5％由水分子構(gòu)成。這是地球上首次發(fā)現(xiàn)尖晶橄欖石的存在。
2014年3月發(fā)表在英國《自然》周刊上的文章稱，這是一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榈刭|(zhì)學(xué)家認(rèn)為，地球是這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)星球的眾多原因之一就是地球內(nèi)部含有一些水。水改變一個(gè)星球所有的運(yùn)作方式。
人類對于我們生活的地球內(nèi)部的了解還不及對太陽中心的了解。探究地球內(nèi)部是一件極具挑戰(zhàn)的任務(wù)，這主要是因?yàn)橐肓私獾厍騼?nèi)部的特性是不可能通過現(xiàn)有地球上的一些手段來完成的。地質(zhì)學(xué)家的工作方式類似于通過晃動(dòng)一個(gè)禮品盒猜一猜里面到底是什么禮物：是一張音樂CD，還是一個(gè)視頻游戲光盤，抑或一本小開本的書籍。但光聽聲音這幾樣?xùn)|西或許差不多。
眾所周知，藍(lán)色星球的內(nèi)部十分“燙手”，火山的存在和對礦藏內(nèi)部溫度的測量可以證實(shí)這一點(diǎn)。直到不久前科學(xué)界還一直認(rèn)為，地核溫度大概類似于太陽表面的溫度，但最新的估計(jì)卻發(fā)現(xiàn)地心溫度達(dá)到了6000攝氏度，比在實(shí)驗(yàn)室中測定的溫度高出大約1000攝氏度。
這一測量結(jié)果來自于歐洲同步加速輻射中心的一組研究人員。地核主要由液態(tài)鐵組成。研究人員將液態(tài)鐵置于330萬個(gè)大氣壓力的環(huán)境下，并采用激光將液態(tài)鐵加熱至數(shù)千攝氏度。利用同步加速X射線觀察，研究人員將這種壓力和溫度下的液態(tài)鐵與被認(rèn)為是地核主要構(gòu)成成分的液態(tài)鐵的結(jié)構(gòu)加以比較，得出的結(jié)論是地核內(nèi)部的溫度比太陽表面溫度高9％。
如果溫度隨著逐漸靠近地心位置而升高，巖石就會變?yōu)橐簯B(tài)。如果真是如此，鑒于太陽和月球都會對海洋潮汐現(xiàn)象產(chǎn)生影響，那么地球內(nèi)部是否也會制造海洋潮汐呢？這正是德國天文學(xué)家恩斯特·馮雷博伊爾－帕施維茨思考的問題。他在19世紀(jì)末制造了一個(gè)水平擺來求解這一問題。他的試驗(yàn)雖然失敗了，但卻記錄下了一次遙遠(yuǎn)地震傳來的地震波?，F(xiàn)代的地震儀由此誕生。
地核到底是什么樣子的？我們可能會認(rèn)為地核由鐵塊組成，但并非如此，而且答案可能還會出乎你的意料。1995年，華盛頓卡內(nèi)基學(xué)會的地球物理學(xué)家推斷，在地球中心有一塊巨大的晶體。這一發(fā)現(xiàn)源自科學(xué)家的另一個(gè)發(fā)現(xiàn)，即如果地震波從一極到另一極的南北方向傳播要比在赤道的東西方向傳播快將近4秒。這也就是說固態(tài)地核呈現(xiàn)方向性差異或稱“各向異性”，也就是說在各個(gè)方向上是不同的特性?？▋?nèi)基學(xué)會的羅納德·科恩指出，我們只知道有某種結(jié)構(gòu)存在，但不知道到底是何種結(jié)構(gòu)。于是，科恩及其科研團(tuán)隊(duì)開始利用CRAY C90超級計(jì)算機(jī)探究固態(tài)地核到底是怎么一回事。
在地球表面，鐵可以呈現(xiàn)出三種晶體狀：體心立方、面心立方和密排六方晶體。以前認(rèn)為地球內(nèi)核的固態(tài)鐵呈體心立方晶體，但經(jīng)過超級計(jì)算機(jī)的詳細(xì)計(jì)算證實(shí)，這種晶體結(jié)構(gòu)不能承受地心的壓力和溫度，但其他兩種結(jié)構(gòu)卻可以。最重要的是，其他兩種結(jié)構(gòu)可以解釋地震波的“各向異性”特征，其中密排六方晶體是最符合地震波數(shù)據(jù)的一種結(jié)構(gòu)。
根據(jù)計(jì)算，地核開始形成于10億至30億年前，而且從那以后再也沒有增大。此外，地球內(nèi)核兩個(gè)部分之間溫度的差異造成了一種外部的對流運(yùn)動(dòng)：熱物質(zhì)上升和冷物質(zhì)下沉。正是這種對流運(yùn)動(dòng)刺激并維持著在地球物理學(xué)范疇內(nèi)最大的一個(gè)謎團(tuán)：地球磁場。
從1600年英國女王伊麗莎白的御醫(yī)威廉·吉爾伯特稱地球是一塊“大磁鐵”以來，探究為何會存在地球磁場就成為了科學(xué)界一個(gè)難以解答的問題。產(chǎn)生磁場只有兩種方式。一是通過吉爾伯特認(rèn)為的永久磁石，另一種是通過電流。不管是哪一種，都符合一點(diǎn)事實(shí)，那就是磁場的起源在地球內(nèi)核，而且是自地球存在以來就已經(jīng)存在了。
但是永久磁石還不能解釋所有問題。1919年愛爾蘭人約瑟夫·拉莫爾提出，磁場由自激發(fā)電機(jī)效應(yīng)產(chǎn)生，也就是某些電流產(chǎn)生了磁場。這種電流不能出現(xiàn)于地幔，因?yàn)榈蒯Ｊ怯蔁o法產(chǎn)生與觀測到的磁場強(qiáng)度相同的半導(dǎo)體物質(zhì)構(gòu)成的。因此電流只能來自于一個(gè)地方：地球內(nèi)核。
拉莫爾提出的發(fā)電機(jī)效應(yīng)需要預(yù)先存在一個(gè)原始的磁場和一種導(dǎo)電流體，也就是鐵，以便把旋轉(zhuǎn)的能量變?yōu)榇艌瞿芰俊Ｒ坏┌l(fā)電機(jī)效應(yīng)開始，原始磁場就會消失。
距離威廉·吉爾伯特出版《磁石論》一書已經(jīng)過去了400多年。因?yàn)檫@本書，作為靜電學(xué)和磁學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的先驅(qū)，吉爾伯特被視為英國實(shí)驗(yàn)科學(xué)之父。但是，盡管科學(xué)界已經(jīng)取得了很多成就，有了很多重大發(fā)現(xiàn)，但對于我們生活的地球的中心，依然有很多未知的東西等著科學(xué)家們?nèi)パ芯?。（編譯/王萌）
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