根据一项研究,从地球表面泄漏的水可能会改变我们星球核心的外缘,并将其包裹在一层晶体中。
这项实验研究可能有助于解开我们星球上一个被称为“E-prime层”的难以捉摸的部分的神秘面纱,这个位于地球外核的区域长期以来一直困扰着科学家。
亚利桑那州立大学地球与太空探索教授、研究作者丹尼在一份新闻稿中表示,这项研究还可能挑战地球熔融铁芯几乎密封的观点。
丹尼说:“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可能。”
他说,这一发现“表明了一种更具活力的地核-地幔相互作用,表明了实质性的物质交换”。
然而,另一位专家表示,还需要更多的证据来支持这一理论。
我们仍然不了解地球内部的一切
地核在我们脚下只有英里,但它比火星更难以接近。
强烈的压力和高温意味着我们不能去那里看看发生了什么。
专家们在我们脚下观察的一种方法是观察地震波是如何被地球内部的结构偏转的。其中一些数据与我们对地球的了解并不一致。
其中一个谜团是地球铁芯外缘的一个区域,在那里地震波出乎意料地减慢了速度。
该区域宽度在几十到几百英里之间,初步被认为是一层,并被命名为E-prime。
积水的矿物可能会在核心边缘产生晶体
科学家们还没有为这些数据找到一个好的解释,这一点很重要——了解地核不仅有助于我们破译我们的星球是如何形成和继续进化的,还可以为地球磁场的波动提供线索。
丹尼和他的同事在同行评审的《自然地球科学》杂志上发表了他们的研究,他们提出了一个新的理论来解释E-prime层的形成:从表面泄漏的水可以到达核心的外部,并改变其化学成分。
这些水不会以液体的形式渗入地球。相反,它将由化学结构中含有大量氢和氧的矿物携带,这些矿物被称为“含水”矿物。
为了支持他们的假设,科学家们在实验室中模拟了外芯的高压条件。他们发现,在这些条件下,将被认为构成芯的铁硅合金置于含水矿物中,会产生富氢和贫硅元素,这将解释E-prime层周围奇异的地震数据。
同时,科学家们相信这种反应也会引发硅酸盐晶体。根据新闻稿,这些物质会向地幔迁移,在地核周围形成一层致密的二氧化硅层。
丹尼在新闻稿中说:“我们发现,当水到达地核-地幔边界时,它会与地核中的硅反应,形成二氧化硅。”
这个想法是一个很高的要求——科学家们倾向于认为地核从地幔中获得的物质很少。
如果被证明是真的,它还可能改写我们对水如何在地球内部流动的了解,并将“对连接地表水循环和深层金属核的地球化学循环产生深远影响”。
牛津大学行星材料副教授韦德告诉记者,该理论“需要进一步的支持证据”才能获得广泛认可。
有一些证据表明,含水矿物可以被吸入地球——年的一项研究甚至表明,在地壳下约英里的地方,可能有一个富含水的矿物库,比地表海洋大三倍。
但目前尚不清楚这一过程是否会将水一直带到地核,如果真的带到了地核,是否有足够的水会使其在地球内部那么远,从而引发一场规模足以解释E-prime层的反应。
他说:“即使有相当多的水被输送到地球深处,在水成为地核-地幔边界之前,也有很多地方(公里的地幔)需要‘流失’水。”“更可能的途径”是氢通过与核心材料的反应而被包裹在核心中,例如在地球形成的时候。
他说:“其他机制可能也在发挥作用,以达到同样的结果。这都是一种推测,但思考起来很有趣!”。
丹尼同意目前尚不清楚有多少水可以到达E-prime层,但他表示,即使是少量的水也可以引发足够的化学反应来产生晶体。