在地核內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了流動的神秘物質(zhì)狀態(tài)

通過從高速炮發(fā)射微小的鐵碳合金彈丸，科學家們終于證明了地球內(nèi)核中被認為存在的一種奇怪的半固態(tài)半液態(tài)確實是可能的。

這個超離子物質(zhì)狀態(tài)這也能很好地解釋核心中一些異常的行為，比如它如何減緩某些波浪，以及測量結(jié)果顯示它像黃油一樣柔軟，而不是像冰冷的鋼鐵那樣堅硬。

“我們首次通過實驗證明，鐵碳合金在內(nèi)芯條件下表現(xiàn)出極低的剪切速度?！?a>物理學家張有軍說道中國四川大學。

“在這種狀態(tài)下，碳原子變得高度流動，像孩子們在方陣舞中穿梭，而鐵本身依然堅實有序。這種所謂的'超離子相'極大地降低了合金的剛性。”

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自1930年代以來，目前對地球內(nèi)部的主流看法遵循液態(tài)、熔融外核和內(nèi)核的模型，因此被壓力壓碎盡管如此，它仍然是固態(tài)的強烈的盛行高溫.然而，來自地震數(shù)據(jù)的一些證據(jù)幾十年來他暗示我們并沒有看到全貌。

我們對地球內(nèi)部結(jié)構的理解來自地震觀測。道路聲波通過移動和反射具有不同屬性的材料，讓我們對地球內(nèi)部結(jié)構有了相當詳細的理解。但剪切波穿過核心的低速度表明，如果它是固體的，它的方式與我們習慣的不同。

2022年，由中國科學院地球物理學家余和領導的團隊理論證明這種超離子性或許能解開謎題。雖然地球內(nèi)核承受的巨大壓力使鐵保持在固態(tài)基體中，極端高溫則使較輕的原子能夠像流體一樣流動和跳躍——一種既是固態(tài)又是液體的超離子態(tài)。

實驗證據(jù)剛剛證實了這一可能性。張、何及其同事采用了一種名為動態(tài)沖擊壓縮將一小塊鐵碳合金壓碎到極其用力，使其在地球內(nèi)核表現(xiàn)出完全相同的合金行為。

為了加速采樣，他們使用兩級輕型催淚槍——依賴無煙火藥和壓縮氣體將微小顆粒以極高速度飛行的高精度裝置。

在該實驗中，鐵碳彈以超過每秒7公里（4.3英里）的速度發(fā)射，目標是高度可壓縮的氟化鋰。撞擊產(chǎn)生反向激波，將樣品壓縮至高達140吉帕的壓力和接近2600開爾文（2327攝氏度或4220華氏度）的溫度。

這還沒有內(nèi)核壓力范圍為330至360吉帕，溫度可達5000至6000開爾文，但足夠高以模擬核心環(huán)境的關鍵特征。

這些模擬條件持續(xù)時間僅為納秒到微秒——但足夠用激光和高速傳感器探測溫度、密度和聲波傳播。

果然，結(jié)果與低剪切波速度和軟硬度——膨脹和收縮——的測量結(jié)果相符泊松比值在地球內(nèi)核的地震讀數(shù)中被觀測到。

研究人員證明，在這種條件下，鐵基體會牢牢鎖定，就像蝙蝠俠而碳則像知更鳥一樣在縫隙間流動。

真優(yōu)雅。它解釋了地震數(shù)據(jù)為何呈現(xiàn)出這樣的效果——并且——通過實驗數(shù)據(jù)，這是我們最接近核心核心的途徑——解決了關于輕元素行為的長期爭論在極端壓力下.

這甚至可能帶來對地球的新見解磁場，一個巨大的結(jié)構因舞蹈而旋轉(zhuǎn)成太空傳導與對流在星球深處。

“我們正從靜態(tài)、僵化的內(nèi)核模型轉(zhuǎn)向動態(tài)模型?！?a>張說.“理解這種隱藏的物質(zhì)狀態(tài)，讓我們離揭開類地行星內(nèi)部秘密又近了一步。”

該研究已發(fā)表于國家科學評論.

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