美國加州大學伯克利分校地球物理學家首次測量出地下1800英里(約2900公里)深處地核區的磁場強度,為證明地核熱源提供了重要參數,正是地核熱源造成了內部電流維持著磁場。相關論文發表在12月16日出版的《自然》雜志上。
論文作者、加州大學伯克利分校地球與行星科學教授布魯斯·巴菲特表示,這是首次根據觀測而不是推斷得到的真正數據,這一沒有爭議的結果將平息地核內部磁場強弱之爭。他們根據觀測計算出此處地核磁場強度為25高斯,是地球表面的50倍。該數據只是地球物理學家預測的中等水平。
地核內有強磁場意味著有很強的熱源,科學家之前假設能量源是40億年前地球在熱熔化狀態時留下的余熱、重元素沉積和壽命較長的元素發生的放射性衰變。地球內部約60%的能量可能來自于固態內核變冷膨脹時排出較輕的元素,如果磁場只有很弱的5高斯,表明由放射性衰變所供給的熱量很少,如果磁場達到100高斯,則表明放射性衰變很強。
地核包括液態外核和固態內核。液態外核包含了地球2/3的鐵和鎳,約1400英里(約2300公里)厚,形成了地球磁場;內核則是半徑800英里(約1300公里)的凝固鐵鎳球,約是月亮大小。地核被熱粘稠的地幔和一層堅硬的地殼包圍。
變冷的地球最初從太陽系的行星軌道中獲得了磁場。如果內部沒有形成電流產生磁場的話,這一外部磁場將在1萬年內消失。熱量使外核沸騰或“對流”,通過已有磁場引導金屬升降,產生了電流繼續維持磁場。而這種流動發電在地表產生了緩慢的磁場轉變。
巴菲特根據觀測改進了地球內部發電模型,目前正在研究第二代模型。他認為,地球內部信息的缺乏會對構建精確模型造成很大障礙,而月亮在地球旋轉軸傾角上的拉力,能提供地球內部磁場的信息。月球拉力使得內核自轉軸緩慢地以相反方向運動,這種運動改變了外核磁場受到外核磁場的阻礙。巴菲特通過對遠距離類星體(極明亮活躍的星系)的無線電觀測計算出這一阻力,進而計算出外核的磁場強度是25高斯。
巴菲特指出,25高斯是整體外核的平均水平,磁場會隨位置不同而變化。“由此我們還發現,觀察遠距離類的星體,能幫助照見地球內部。”
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