日本科学家研究认为地球内核含有大量硅 约占总质量5%攀达瓦



日本科学家研究认为地球内核成分主要是铁、镍和硅
日本科学家研究认为地球内核成分主要是铁、镍和硅

  日本科学家们认为他们已经揭开了地球最核心长期“缺失”的化学元素的身份之谜。

  科学家们试图找出这种隐藏在地球最核心的元素已经有几十年时间了,他们相信这种元素构成了地核的相当大一部分比例,仅次于铁和镍。

  现在,通过利用设备重现地核区域的高温高压环境,实验显示在地核中除了铁和镍之外,最有可能存在的第三种元素应该是硅。这一发现将帮助科学家们更好地理解我们地球的产生过程。

  这项研究的第一作者,日本�北大学大学院理学研究科的大谷�治教授对媒体表示:“我们相信硅是一种主要元素――按质量比计算,在地球内核内占比超过5%,它溶解在铁镍合金当中。”

  难以企及

  地球的最核心部分――内核,被科学家们认为是一个固体的球体,其直径大约1200公里。这一部分实在太深,难以开展任何的直接研究,因此科学家们主要是通过地震波的方式对其各项性质进行推断。到目前为止,我们相信地球内核从质量比上看,铁占据了大约85%,镍大约占到10%。而为了调查剩下的5%质量究竟应该是何种元素,大谷�治教授和他的研究组尝试将硅元素融入铁镍合金。

  随后向其施加类似地球内核深度的高温和高压条件。研究人员发现这种混合产物所具有的一系列特征与地震波观测显示的地球内核的一些特征是相吻合的。当然大谷教授也指出,未来还需要开展更多的工作,以便实际确认内核内的确存在硅元素,他目前也不能排除其他元素存在的可能性。

  核的形成

  在评价这一工作时,英国剑桥大学教授西蒙・雷德菲恩(Simon Redfern)表示:“这样复杂困难的实验让人非常振奋,因为它们能够为我们提供一扇窗口,观察在45亿年前地核刚刚开始与地球其他圈层分离开来时其状态是如何的。”不过他也指出,新近有其他研究组表示在地球内核内,氧元素也有可能存在。他说了解地球内核的元素成分将有助于科学家们更好地理解地球的形成过程。

  有一个问题科学家们一直非常关心它的答案是什么,那就是:在地球形成早期的内核,它究竟是处于一种氧缺乏的状态,也就是所谓的“还原态”,还是处于氧丰富的状态,或者说“氧化态”?如果正如大谷教授的研究所认为的那样,在超过40亿年前在地球内核内已经有大量的硅元素存在,那么地球的其他部分将相对氧富集一些。而如果反过来,如果有大量的氧沉降到了内核内,那么这将极大减少其周围地幔成分内的氧元素丰度。

  雷德菲恩教授表示:“从某种角度来说,这两种情况究竟哪一个符合事实,很大程度上要取决于地球的内核最初开始形成时的状态。最新的研究结果加深了我们对此问题的认识,但我绝不认为这一问题将会就此了结。”