挑戰核心信念：我們是否誤解了地球的固體中心是如何形成的？

挑戰核心信念:我們是否誤解了地球的固體中心是如何形成的?

科學家在新論文中質疑長期以來的理解。

人們普遍認為，地球的內核大約是在10億年前形成的，那時一個固態的、超高溫的鐵塊在地球中心的一個4200英里寬的液態金屬球內開始結晶。

一個問題是:這是不可能的——或者，至少，從來都不容易解釋——根據一篇發表在《地球和行星科學》上的論文，來自一組來自西儲大學的科學家。

博士後學生Ludovic Huguet的研究團隊;地球、環境和行星科學教授詹姆斯·范·奧曼和史蒂芬·哈薩克二世;材料科學和工程學教授馬修·威爾拉德把這個謎團稱為「核心的核悖論」。

這個悖論是這樣的:科學家已經知道了80多年來，一個結晶的內核存在。但是，西方國家儲備小組斷言，這種被廣泛接受的觀點忽略了一個關鍵的點——一旦加入，就會表明內在核心不應該存在。

核心矛盾

原因如下:眾所周知，材料必須處於或低於其凍結溫度的固態，但事實證明，從液體中製造出第一個晶體需要額外的能量。這種額外的能量——成核的屏障——是迄今為止地球最深層的內部模型所不包括的成分。

然而，為了克服核障礙並開始凝固，液體必須在冰點以下冷卻，科學家稱之為「超級冷卻」。

或者，不同的東西必須被添加到核心的液態金屬- - -在行星的中心- - -這大大減少了需要的超冷卻的數量。

但在地球中心的巨大壓力下，金屬的成核障礙是巨大的。

「每個人，包括我們自己在內，似乎都忽略了這個大問題——金屬不會立即結晶，除非有什麼東西降低了能量屏障，」Hauck說。

凱斯西儲小組認為最明顯的解決辦法是:

「內部核在某種程度上受到了大約1800華氏度(1000開爾文)的巨大冷卻，遠遠超出了科學家們得出的結論。」如果地球中心達到這個溫度，幾乎整個核心都應該迅速結晶，但證據表明它不是。

「發生了一件事，降低了成核障礙，使結晶發生在更高的溫度。在實驗室里，科學家們通過將一塊固體金屬添加到一個稍微過冷的液態金屬中，從而導致現在不均勻的材料快速凝固。Huguet說，但是很難想像這是如何發生的，一個核增強固體如何能夠到達地球的中心，從而使內核的硬化(和膨脹)得以實現。

「所以，如果核心是純(均質)液體，內核根本就不應該存在，因為它不可能被過度冷卻到那個程度，」Van Orman說。「如果它不是齊次的，它怎麼會變成這樣?」

「這就是核心的核悖論。」

可能的答案

那麼固體內核是如何形成的呢?

目前，這個團隊的想法與上面的第二個解決方案類似:大量的固體金屬慢慢地從岩石地幔中掉下來，進入核心，從而降低了成核的屏障。

但這需要一個巨大的小塊——也許是一個大的城市的大小——足夠重，可以穿過地幔，然後大到足以使它成為核心而不完全溶解。

如果是這樣的話，「我們需要弄清楚這種情況到底是如何發生的，」Van Orman說。

「另一方面，」他說，「我們之前沒有想到的行星核有一些普通的特徵，它們能讓它們克服成核障礙嗎?」

「是時候讓整個社區來思考這個問題以及如何測試它了。」內核是存在的，現在我們必須弄清楚它是如何到達那裡的。

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