出人意料！地球的內(nèi)核并不是固體，而是神奇的“超離子狀態(tài)”

在地殼深處，經(jīng)過(guò)厚厚的地幔和液體外核，有一個(gè)1220公里的固體內(nèi)核球。

但是一項(xiàng)新的研究表明，內(nèi)核根本不是固體，而是由氫、氧和碳形成的一種“超離子狀態(tài)”，它既不像液體也不像固體。

因?yàn)槿藗儧]法完全鉆到6371公里的地球中心去看看它到底是個(gè)什么東西，所以科學(xué)家們利用地球的自然“鉆頭”--來(lái)自地震的地震波--來(lái)了解地球的組成。

然而，即使有了這些測(cè)量，內(nèi)核仍然是一個(gè)有點(diǎn)神秘的地方。在20世紀(jì)30年代，間接證據(jù)表明它可能是固體，幾十年后，人們認(rèn)為它是一種鐵的結(jié)晶。但是，地球中間這個(gè)溫度驚人、密度驚人的球到底是什么，人們?nèi)匀徊磺宄?/p>

科學(xué)家從地震波數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)核是軟的，剪切波速度很低，這意味著它不可能只是固體鐵或鐵合金。一些科學(xué)家認(rèn)為可能有第二個(gè)內(nèi)核，而另一些科學(xué)家認(rèn)為由于密度比單純的鐵所預(yù)期的要輕，可能有一些輕元素作為合金。

但是，中國(guó)科學(xué)院的一項(xiàng)新研究調(diào)查了這種混合元素可能存在的潛在物質(zhì)的相，得出了這樣的建議：核心的“固體”狀態(tài)可能真的是一種“超離子狀態(tài)”。

該團(tuán)隊(duì)在他們的新論文中寫道：“我們發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)核條件下，緊密堆積的鐵中的氫、氧和碳轉(zhuǎn)化為超離子狀態(tài)，像液體一樣顯示出高擴(kuò)散系數(shù)。這表明內(nèi)核可以處于超離子狀態(tài)，而不是正常的固體狀態(tài)。”

超離子是物質(zhì)的另一種狀態(tài)--與固體、液體和氣體并列--但有明顯的區(qū)別。超離子水極高的溫度和壓力將每個(gè)水分子分解，留下氧離子形成固體，而氫離子則更像液體一樣漂浮在周圍。

這項(xiàng)工作不會(huì)是最終定論，該論文的結(jié)論提供了一個(gè)很好的模型，但它沒有回答關(guān)于內(nèi)核的另一個(gè)問(wèn)題--為什么它看起來(lái)整體都是不均勻的。科學(xué)家表示，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，他們只能繼續(xù)挖掘。

該研究論文題為"Superionic iron alloys and their seismic velocities in Earth’s inner core"，已發(fā)表在《自然》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04361-x

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