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日本理化学研讨所放射光科学综合研讨中间的中岛阳一特别研讨员,与东京工业大学地球生命研讨所广濑敬传授的联合研讨小组日前公布,他们经过在70万个大气压、2800开尔文(K)的超高压高温条件下测量出液態铁合金的纵波速度,从而发现地球的液態外核碳极度缺乏。
地球中间是半径为3500公里的金属核。金属核为两层结构,中间部分由固体的内核(固体铁合金)构成,外侧则由液態的外核(液態铁合金)包抄。液態外核占金属核品质的95%,其主要成分是铁,其他是氢、碳、氧、硅、硫磺等元素。但科学家并不了解各种元素的含量比例。因为金属核距地表最近间隔约为2900公里,直接测量其成分极其困难。测量液態外核的成分只能按照地动波观察到的纵波速度、密度等物理方法进行。经过实验室再现实际的液体外核环境来测量液態金属合金纵波速度,与地动波观察的纵波速度进行比较,便可以得悉其成分。但是地球内部是超高压超高温的世界,液態外核的最上部具备135万个大气压和4000K以上的温度,实验室内很难再现这种极限环境来进行液態铁合金的测量。
研讨小组利用激光加热钻石对顶砧(DAC)装置和大型放射光设施“Spring-8”,在高压高温状態下让实验材料变成液態铁碳合金,在70万个大气压和2800K超高压高温条件下成功测定了其纵波速度。研讨结果发现,在液態外核中碳含量最大仅为1.2wt%(重量百分比浓度)。在液態外核的轻元素10wt%含量中主要是由碳以外元素构成。如果可以测出液態外核中所含的轻元素的种类和数量,便可以剖析生产生地球磁场的“核透磁电机”的原理乃至地球产生时金属核分手的状况。
该研讨功效颁发在最近几天出版的《自然—通信》杂志上。
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