2025-08-26 15:24来源:本站
几十年来,地核边界上一层只有几百公里厚的薄层一直困扰着科学家们。他们称之为神秘的E '层。
然而,由一个国际团队领导的新研究揭示了这个地球深处的谜团。发表在《自然地球科学》(Nature Geoscience)杂志上的研究结果显示,地球表面的水可以流到很深的地方,显著改变了地球液态金属核心最外层的成分。
地球有三层地壳,地幔和地核。
这项研究表明,数十亿年来,水一直通过构造板块渗入地球内部深处。当这些水到达地核-地幔边界,即地表以下约3000公里处时,就会与地核物质发生重大的化学反应。
通过高压实验,研究人员发现,俯冲水和地核之间的相互作用产生了一个富氢、贫硅的层。这种转变在外核的顶部形成了一个薄膜状的结构,并导致二氧化硅晶体的形成,这些晶体上升到地幔中。
预计这些变化将使液态金属层密度降低,并改变其地震速度,这与地震学家先前检测到的异常一致。
首席研究员之一丹·沈解释了他们发现的意义:“多年来,人们一直认为地核和地幔之间的物质交换很小。然而,我们最近的高压实验揭示了一个不同的故事。我们发现,当水到达地核-地幔边界时,它与地核中的硅发生反应,形成二氧化硅。”
这个启示不是只是挑战了长久以来的信念关于地核和地幔之间有限的相互作用,同时也暗示了一个动态的地核-地幔关系有实质性物质交换的关系。
这项研究的意义超出了科学界,因为它提出了一个比以前认为的更复杂的全球水循环,并强调了从地表到地核的地球化学过程的相互联系。
为了获得这些见解,研究小组在两个主要设施——美国阿贡国家实验室的先进光子源和德国电子同步加速器的PETRA III——采用了复杂的实验技术。这些方法使他们能够复制在地核-地幔边界处发现的极端条件,从而得出了他们非凡的发现。
这项研究不仅揭开了E层的神秘面纱,而且增强了我们对地球内部机制的理解,为研究地球深水循环及其对地球化学循环的影响提供了新的视角。
这项研究标志着我们对地球内部运作的理解向前迈出了重要一步,并可能对未来的行星科学研究产生深远的影响。