地球|地球发电机——地核，还年轻着呢！四川大学科学家：我们差点放弃
10亿岁听起来可能并不年轻 ， 但对于地核而言 ， 似乎还年轻着……
据澳大利亚第九新闻频道8月26日报道 ， 美国得克萨斯州大学的研究人员在实验室内重建了模拟地球核心的环境 ， 以估计地球固态内核年龄 。 最终 ， 通过两年时间 ， 他们得出了结果——地核的年龄预估在10亿到13亿年之间——位于此前认为的光谱最低端 。 这一研究已于本月早些时候发表在美国物理学会的同行评审期刊《物理评论期刊》上 。
更重要的是 ， 这一实验让研究人员对地核如何传导热量以及驱动地球发电机的能源有了更清晰的了解 。 研究人员说 ， 地球发电机是维持地球磁场的机制 。 而地球磁场 ， 则是地球上的生命赖以生存的核心 ， 它保护地球免受有害宇宙射线的伤害 ， 并帮助指南针指向北方 。
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▲地球磁场计算机模拟图 ， 地球磁场是由地核的热传递而产生的 。 图据NASA
“人们非常好奇和兴奋地想了解地球发电机的起源和磁场强度 ， 因为它们促成了行星的宜居性 。 ”领导该研究的得州大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院教授林荣富（音译）说道 。
报道介绍 ， 地球的核心主要由铁构成 ， 内核是固态的 ， 而外核是液态的 。 铁通过传导来传递热量的有效性——即热导率——是确定地核其他许多属性的关键 ， 包括内核是何时形成的 。
多年来 ， 关于地核的实际年龄一直存在多种混乱的答案 。 对地核年龄和热导率的估计从非常古老和相对较低 ， 到非常年轻和相对较高 ， 各不相同 。 此前 ， 一项研究估计 ， 地核的年龄在13亿年到45亿年之间 。 去年 ， 发表在《自然地球科学》上的一项研究甚至称地核仅有5.65亿岁 。 但研究人员表示 ， 这一相对年轻的估计产生了一个悖论 ， 即在形成内核之前的几十亿年里 ， 地核必须达到无法实现的高温才能维持地球发电机运转 。
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▲地球的内部结构 图据：中国科学院测量与地球物理研究所
而这项新研究正好解决了这个悖论 。 通过重新创造类似地核的条件（压力大于100万大气压 ， 温度接近太阳表面） ， 研究人员可以测量铁的热导性 。 林荣富解释道：“一旦确切知道从外地核到下地幔的热流量 ， 就可以了解地球何时充分冷却到内地核开始结晶的程度 。 ”
得州大学新闻网报道 ， 研究人员通过将激光加热的铁样品挤压在两个金刚石铁砧之间来达到模拟条件 。 这不是一件容易的事 ， 他们花费了整整两年时间才得到合适的结果 。 “我们遇到了很多问题 ， 失败了很多次 ， 这让我们很沮丧 ， 我们几乎放弃了 ， ”论文的合著者、四川大学副教授张友君说道 。
利用传导率和热传递的信息 ， 研究人员可以对内地核的年龄做出更精确的估算 。 它还表明 ， 内地核的形成在地球磁场的形成中扮演了关键的角色 。
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▲地球构造示意图（资料图片）
最终 ， 这一新研究测得的热导率比地球5.56亿年前时的导电率要低30%~50% ， 依据这一数据 ， 科学家估算出地球内核大约是在10亿至13亿年前形成的 。 以此同时 ， 这也表明地球发电机是由两种不同的能量来源和机制维持的：热对流和成分对流 。 起初 ， 地球发电机仅靠热对流维持；现在 ， 两个机制的作用同样重要 。
而这一结论恰巧与地球磁场所留下的痕迹一致 ， 可以追溯到15亿年前的岩石中磁性物质的排列显示 ， 大约在这个时候 ， 地球磁场强度激增 ， 与地内心开始结晶的时间相近 。
红星新闻采访人员 王雅林 徐缓
编辑 郭宇
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