[美国每日科学网站1月28日报道]:地质学家发现,地球的中心正在“变软”
一项新研究显示,下地幔的一部分物质拥有不常见的电子特性,使得声音的传播速度放慢,这表明这些物质比我们此前想象的更软。这一研究结果使人们对下地幔的传统研究方法提出了质疑。
由于无法直接采取地球最深部的物质样本,科学家们通过观测地震波的速度来确定这些物质的密度和组成成分的。
下地幔位于地表以下660公里至2900公里处,位于外地核上层。此处的压力和温度极高,物质不再以地表的岩石形态存在,在实验室进行研究时,必须特别小心地控制各项条件。
地球含有丰富的铁元素,铁是下地幔中的方镁矿和硅酸盐钙钛矿的主要组成成分。在此前的研究中,科学家们发现,在下地幔的超高压环境下,方镁矿中的铁原子最外层的电子被迫配对,从而在下地幔形成了所谓的自旋转换区。
卡内基学会地球物理实验室的亚历山大.贡恰罗夫解释说:“当高自旋状态的未配对电子被迫配对时,它们便转换成低自旋状态,此时,导电率、密度和化学特性都会发生改变。地震学中最重要的是声学特性,即声音的传播特性。我们通过由压力引起的从高自旋状态向低自旋状态的转换来确定方镁矿的硬度。我们的方法是测量声波在同一晶体不同方向的传播速度。结果,我们发现,在一定的压力范围(约从39.5万个大气压到59万个大气压)内,物质变得‘更软’——也就是说,声波的传播速度比我们此前的预想要慢。”
这一发现意味着,科学家们可能必须重新绘制下地幔图。