過去一、二十年以來，地震學家對於內地核傳遞地震波速度的差異，所反映出內地核東西 與南北方向顯著不同的物理性質感到困惑。在最新的實驗與數值模擬結果中，推導出一個 在東西方向上持續進行凝固與熔融作用的內地核，可以解釋過去地震學上所觀測到的結果 我們知道由於越往地球中心壓力越大，提高了地核物質熔融所需要的溫度，使得地心附近 溫度不足以熔融地核的物質，因而形成了一個固態的內地核，被包圍在液態的外地核之中 。再加上地球的溫度持續下降，使得組成外地核的合金中，密度較大的鐵會漸漸凝固在內 地核表面。如此一來，在與內地核交界處的外地核底部，理應留下一層密度較小的液體， 但是根據地震波速度的觀測結果卻顯示，這裡有一層密度很大的液體存在。 除此之外，過去地震學家還發現地震波在內地核的南北方向上傳遞速度較快，在東西方向 上的速度則是較慢。而且內地核的東西兩側並不對稱，東側內地核傳遞地震波的速度較快 ，地震波能量衰減的程度較大，且物質特性較為均一（不均向性較小）。這有可能是肇因 於鐵分子結晶構造的差異，也有可能是內地核的東西兩側構造本來就不對稱。但是這個問 題過去一直都沒有定論。 為了解決這些困惑，法國里昂大學的科學家Alboussière等人，在最新一期的自然期刊上 發表了最新的實驗結果與數值模擬。他們利用注入不同密度的鹽水，觀察鹽水槽中密度的 變化與分布。搭配內地核凝固與融化的動態模型數值模擬，推導出內地核的變動情形，最 後得到了一個相當令人難以想像的場景。 在地球的中心，外地核的地層，一股密度較大的液體擾動發生在內地核表層的西側，凝固 成為新的內地核。由於重力作用的關係，由於內地核的西側增加了質量，整個內地核於是 開始往東邊移動。當內地核往東移動時，東側固體的內地核物質相當於來到距離地表較近 ，壓力較小的地區；因此內地核東側物質的融點降低，產生了熔融的作用，形成一層密度 較大的液體。 根據計算，內地核往東邊移動的速度大約是每年1.5公分。大約一億年後，整個內地核就 和今天完全不同了。相較於內地核目前的大小（半徑約一千兩百公里）和年紀（約十億年 ）相比，內地核東西方向上的凝固與熔融速度大約快了數十倍。而當內地核在東西兩側進 行凝固與熔融作用的同時，它所造成外地核的物質對流作用，則是產生地球磁場的主要原 因。 截至目前為止，這仍然只是一個相當簡單的模擬。作者希望在未來能夠繼續探討地核中的 這個物質對流作用，是否會間接影響到地核之上的地函底部？又或者地函內的物質運動是 否會回過頭來影響地核內部？如此一來，才能讓我們對地球整體的運作，有更完整的認識 。 原始論文： Bergman M. I., 2010, Earth science: An inner core slip-sliding away, Nature, 466, 697–698.Alboussière et al., 2010, Melting-induced stratification above the Earth’s inner core due to convective translation, Nature, 466, 744–747 -- --

※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 163.25.98.195