地球的核心正在發(fā)生變化：鮮為人知的現(xiàn)象正在創(chuàng)造一個(gè)神秘的新層

來自地球表面的水可以深入地球，新的研究解釋了它如何改變金屬液態(tài)核心的最外層區(qū)域。

這一發(fā)現(xiàn)可以解釋為什么這顆行星內(nèi)部存在一層薄薄的物質(zhì)，幾十年來一直困擾著地質(zhì)學(xué)家。

地殼由以下部分組成研磨和滑動(dòng)的構(gòu)造板塊在彼此之下;數(shù)十億年來，這些俯沖區(qū)域已將水輸送到較低處地幔.

當(dāng)這些水到達(dá)地表以下約2,900公里（1,800英里）的核心 - 地幔邊界時(shí)，它會(huì)引發(fā)強(qiáng)大的化學(xué)相互作用。來自韓國、美國和德國的一個(gè)研究小組表明，這創(chuàng)造了一個(gè)富含氫的頂部核心層，并將二氧化硅輸送到下地幔。

“多年來，人們一直認(rèn)為地核和地幔之間的物質(zhì)交換很小，”說來自亞利桑那州立大學(xué)的材料科學(xué)家Dan Shim。

“然而，我們最近的高壓實(shí)驗(yàn)揭示了一個(gè)不同的故事。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水到達(dá)核心 - 地幔邊界時(shí)，它會(huì)與核心中的硅發(fā)生反應(yīng)，形成二氧化硅。

這外芯鐵和鎳的混合物在產(chǎn)生地球磁場，它基本上保護(hù)地球上的生命免受太陽風(fēng)和輻射的影響。因此，了解地球內(nèi)部是如何運(yùn)作的，并隨著時(shí)間的推移而演變是很重要的。

地球的地核-地幔邊界從硅酸鹽到金屬的變化非常劇烈，對(duì)化學(xué)交換知之甚少。

幾十年前，研究人員記錄地震波穿過地球粘稠的內(nèi)部，記錄了一層厚度超過幾百公里的薄層，但直到現(xiàn)在，沒有人知道這個(gè)提議的“E素?cái)?shù)”層是從哪里來的。

“我們認(rèn)為，核心和地幔之間在數(shù)十億年的深層水傳輸中的這種化學(xué)交換可能有助于形成假定的E素層，”該團(tuán)隊(duì)寫.

地震學(xué)家繪制了一些不尋常的特征，表明這種變化的液態(tài)金屬層的密度會(huì)降低，地震速度也會(huì)變慢。這些密度差異被認(rèn)為涉及不同濃度的輕元素，如氫或硅.

但是，單個(gè)輕元素濃度的增加會(huì)使速度上升而密度下降，從而難以調(diào)和地震觀測和E素層的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

增加一種輕元素的濃度而降低另一種輕元素的濃度已被提出作為一種可能的解釋。然而，科學(xué)家們并不知道這樣的交換過程。

該團(tuán)隊(duì)使用激光加熱金剛石砧細(xì)胞模擬地核-地幔邊界的壓力-溫度條件。

他們表明，俯沖到地核的水可以與那里的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將外核變成富氫薄膜，并分散上升并加入地幔的二氧化硅晶體。

在核心頂部形成的富氫、貧硅材料層將具有較低的密度和較低的速度，這與地震波觀測結(jié)果相匹配。

改變的核心膜可能反過來對(duì)深水循環(huán)，該團(tuán)隊(duì)表示，他們的研究結(jié)果表明了一個(gè)更復(fù)雜的問題全球水循環(huán)比我們想象的要好。

“這一發(fā)現(xiàn)，以及我們的先前的觀察在極端壓力下，水與鐵液中的碳反應(yīng)形成的鉆石，“墊片說，“指出了更加動(dòng)態(tài)的核心-地幔相互作用，表明了大量的物質(zhì)交換。

該研究已發(fā)表在自然地球科學(xué).

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