更真實的地球發電機磁場產生機制
發布日期：2020年09月03日
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相比于真實的地球磁場產生機制而言，這只是一個非常簡化的模型。例如，除了外核中液態鐵的結晶，驅動對流的熱量還可能來源于地球最初形成時蘊藏在內部的熱量，密度較大的物質向核心沉淀時摩擦產生的熱量，以及放射性元素衰變產生的熱量。
相比于真實的地球磁場產生機制而言，這只是一個非常簡化的模型。例如，除了外核中液態鐵的結晶，驅動對流的熱量還可能來源于地球最初形成時蘊藏在內部的熱量，密度較大的物質向核心沉淀時摩擦產生的熱量，以及放射性元素衰變產生的熱量。另一方面，越來越多的地震波數據和模擬地球深處高溫高壓環境的實驗都表明，地球的核心并非由純鐵構成，而很有可能摻雜了硅、氧、硫、碳等各種輕元素。這些元素的存在可能影響了地球內部的熱量和物質流動，從而進一步影響地球磁場的產生機制和演化歷史。就在今年（2020年）7月，發表于《自然通訊》上的一項研究就探索了硅元素的存在會如何影響從地核到地幔的熱量傳輸。研究發現，在接近地球外核的溫度和壓力條件下，當鐵中溶解的硅的質量達到8%時，硅鐵合金的導熱率會下降到只有純鐵的一半。我們已經知道，地球發電機要良好運轉就需要一定的熱量來提供驅動力，而地核物質的導熱率對這個熱量流動的過程會產生重要影響：如果地核導熱率很高，從地核向地幔傳遞的熱流就比較多，這時就需要額外的物質對流來維持發電機的運轉；反之，如果地核導熱率足夠低，從地核向外傳遞的熱流就比較少，單純的熱對流就足以維持發電機的運轉。由于鐵中摻雜其他輕元素很可能具有與硅鐵合金相似的效果，由此推想，如果地核中確實摻雜有輕元素，那么地球發電機或許可以在熱對流這唯一一個驅動力的作用下運轉，而無需額外的物質對流。另一方面，地球的內核因為只需要提供更少的熱量，它的年齡可能比預期的更古老。
