地球剖面示意图,显示内核、外核、地幔和地壳

· 译自西班牙语原文

地球内部

在地核压力下,铁的熔点为4160开尔文,比预期更低

在金刚石对顶砧中进行的300多次脉冲加热测量显示,铁在地核压力下的熔点低于预期;据此推断核幔边界温度约为3430 K,热对流或许曾足以驱动地球发电机。

发生了什么

  • 包括 Zachary M. Geballe、Jing Yang 和 Vasilije V. Dobrosavljevic 在内的团队于2026年11月8日在《科学》(Science)上发表了铁在地核压力和温度下的熔点与电阻率的测量结果。
  • 他们采用了一种新方法:在金刚石对顶砧中进行微秒级脉冲焦耳加热。
  • 300多次可重复的熔化测量表明,熔化曲线出人意料地平缓,为每吉帕6 K。
  • 在200吉帕下,铁在4160 ± 80 K熔化。液态铁的电阻率测得为76微欧厘米。Science 屏蔽了自动读取,因此本文基于已发表的摘要。

为什么重要

铁在高压下的熔点和电阻率,是理解地核的关键数据:地核携带多少热量、如何冷却,以及如何维持磁场。

如果铁的熔化温度比以往认为的更低,那么核幔边界也会更冷,这会改变关于热量如何从内部流出的模型。

关键数字

3430 K 和 9.8 TW。 根据测量结果,并在压力和合金成分上外推,作者推断核幔边界温度相对较低,为3430 K,外核的绝热热流较低,为9.8太瓦。

背景

基于这些数值,作者认为在内核形成之前,仅靠热对流就可能驱动了地球发电机,也就是产生地球磁场的发电机。他们还得出结论,如今最底部的地幔完全是固态的。

用微秒电脉冲加热的方法,使得能够在相同条件下识别熔化,并测量固态和液态铁的电阻率。真实地核的数值取决于向合金成分和完整地核压力的外推,因此它们是推断,而不是对地球内部的直接测量。

在 Mamífero,我们一直关注有关材料和其他行星的研究。Alba Mons 上空的氯化氢泄漏表明火星仍保有内部热量、南大洋可能释放了CO₂,解释了始新世上升幅度的一半、金属玻璃结晶时,局部有序与密度同时出现,以及SLAC 在 MnTe 晶体中证实交错磁性。

接下来

  • 其他实验室需要重复该方法,并比较各自的熔化曲线。
  • 向含有其他轻元素的合金外推,将决定核幔边界究竟有多冷。
  • 地球发电机模型必须纳入这些电阻率数值。

一句话总结

这项测量为铁在高压下的熔化温度给出了一个更低的数字,也随之给出了一幅更冷的地球内部图景。其对磁场模型的影响,要等其他团队重复实验后才能看到。

来源

  • Geballe, Z. M., Yang, J., Dobrosavljevic, V. V. 等,“Melting and resistivity of iron at Earth core conditions using pulsed Joule heating”,Science,2026年11月8日,DOI 10.1126/science.aeh5267,日期已在 Crossref 核对,链接。无法读取 Science 页面;本文基于 Crossref 提供的摘要。
  • 封面图片:National Institute of Standards and Technology,公有领域,来自 Wikimedia Commons

编辑:Rodrigo Cornejo。我们如何挑选和核实:谁在写这些笔记。

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