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一种未知现象创造了一个神秘的新层:ScienceAlert

一种未知现象创造了一个神秘的新层:ScienceAlert

来自地球表面的水可以深入地球,新的研究解释了它如何改变液态金属核心的外部区域。

这一发现可以解释地球内部存在一层薄薄的物质,这一现象几十年来一直困扰着地质学家。

地壳由相互研磨和滑动的构造板块组成。 数十亿年来,这 俯冲 这些地区的水位下降了 披风

当这些水到达地幔核心边界(地表以下约 2,900 公里(1,800 英里))时,会引发强烈的化学反应。 来自韩国、美国和德国的一个研究小组表明,这会形成富含氢的上层,将二氧化硅输送到下地幔中。

“多年来,地核和地幔之间的物理交换被认为是微乎其微的。” 他说 亚利桑那州立大学的材料科学家 Dan Shim。

“然而,我们最近的高压实验揭示了一个不同的故事。我们发现,当水到达地核和地幔之间的边界时,它会与地核中的硅发生反应,形成二氧化硅。”

地球内部显示俯冲水的插图。 (延世大学

外核铁和镍的混合物在产生地球磁场方面发挥着重要作用,从根本上保护地球上的生命免受太阳风和辐射的影响。 因此,了解地球内部如何运作以及它如何随时间演变非常重要。

地核和地幔之间的边界急剧变化,从硅酸盐变为金属,而人们对化学交换知之甚少。

几十年来注册研究人员 地震波 在地球的粘性内部,有一个厚度超过数百公里的薄层已被记录,但到目前为止,没有人知道这个提议的“E Prime”层来自哪里。

“我们认为,在数十亿年的深水运输过程中,地核和地幔之间的这种化学交换可能促成了假定的原地层 E 的形成。” 他写

地震学家绘制了一些不寻常的特征,表明这种改变的液态矿物层的密度较小,地震速度较慢。 这些密度差异被认为涉及不同浓度的轻元素,例如氢或硅。

但单个光学元件浓度的增加会导致速度增加而密度降低,使得地震观测与主E层的动态稳定性难以协调一致。

增加一种轻元素的浓度同时降低另一种轻元素的浓度已被提出作为一种可能的解释。 然而,科学家们并不知道这种交换过程。

该团队使用热激光 金刚石砧细胞 模拟地核-地幔边界处的压力和温度条件。

他们表明,浸入地核的水可以与那里的物质发生化学反应,将外核转变为富含氢的层,并分散上升并加入地幔的二氧化硅晶体。

晶体状结构从炽热的液体中升起
由于水的俯冲引起化学反应,二氧化硅晶体从地球外核的液态金属中出现。 (Dan Shim/亚利桑那州立大学

在核心顶部形成的富氢、贫硅材料层将具有较低的密度和较低的速度,这与地震波的观测结果一致。

基膜的变化反过来可能会对薄膜产生重大影响 深水循环研究小组表示,他们的发现表明全球水循环比我们想象的更为复杂。

“这一发现以及我们的 上一条注释 水与铁水中的碳在极压下反应形成的钻石。”Shim 他说“它表明地核和地幔之间存在更加动态的相互作用,表明存在显着的物理交换。”

该研究发表于 自然地球科学

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