颠覆认知!我们脚下坚硬的土地居然曾是“熔岩海洋”?

颠覆认知!我们脚下坚硬的土地居然曾是“熔岩海洋”?

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地球上的磁场与我们的生活息息相关。行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向。人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏。

地磁场的变化能影响无线电波的传播。当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时,远距离通讯将受到严重影响,甚至中断。

假如没有地磁场,从太阳发出的强大的带电粒子流(通常叫太阳风),就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下,地球的大气成份可能不是现在的样子,生命将无法存在。所以地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要。

近日一项发表于《地球与行星科学快报》上的研究认为,地球早期的磁场并非形成于地球的最外层地幔,而是形成于地心。这一发现彻底颠覆了我们对早期地球的理解,解决了长期以来对于早期地球的一些矛盾认知。

地球的液体外层一直是产生磁场的发电机的源头,这已成为地球物理学的基石。磁场在地球和其他具有液态金属核心的行星上形成,旋转迅速,并经历使热对流成为可能的条件。

2007年,法国的研究人员首次提出了与传统认知背道而驰的观点:地幔并非从地球诞生之初就是现在这般坚硬的。他们认为地幔的底部曾有部分融化成为了“基底岩浆海洋”。但这带来了另一个问题。这种快速的流体运动不会形成产生磁场所需的大电流。加之地幔的主要成分是硅酸盐,一种导电性能相当差的导体。因此来自来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Stegman和Ziegler教授推测,液态硅酸盐可能比通常认为的更具有导电性。

他们认为,在这种情况之下,只有当硅酸盐液体的电导率非常高,比在低压和低温下在硅酸盐液体中测得的电导率高得多时,硅酸盐发电机才有可能。

在这项最新的研究当中,Stegman和Ziegler探究了液态外核上方向下结晶基底岩浆海洋是如何消散足够能量以产生和维持早期发电机的能力的,并证明了结晶的基底岩浆海洋是维持早期磁场的合理机制。

在此前,由UCLA的Stixrude教授领导的团队曾使用量子力学计算来预测硅酸盐液体在基底岩浆海洋条件下的导电率,并确实发现了非常大的电导率值,足以组成硅酸盐发电机。

以上多项研究共同解答了为什么地球磁场可以持续数十亿年的这一千古难题。“地球磁场并非由地幔产生”的概念已开始扎根,但距离广泛接受还很远。如果Stegman的前提是正确的,那将意味着该地幔或许是为这颗年轻的行星提供抵御宇宙辐射的第一个磁屏蔽。它也可以为构造学在后来的地球上如何演化的研究提供基础。

Stegman认为,“如果磁场是在核心上方熔融的下地幔中产生的,那么地球从一开始就具有保护作用,这或许导致地球上的生命有了更早的形成时间。”

参考资料:

https://scitechdaily.com/earths-mantle-not-its-core-may-have-generated-planets-early-magnetic-field/

文章来源于互联网:颠覆认知!我们脚下坚硬的土地居然曾是“熔岩海洋”?

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