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新证据支持地球早期岩浆分两层说法

2013-03-23

关键词:高能玄武岩熔融

一份最新的调查表明,在地球诞生之初的数百万年里,围绕着地核的熔融物划分为泾渭分明的两层,最下面一层的密度几乎是最上层,也就是最接近地面那一层的2倍。

研究者收集数据的方法是先在金刚石中对玄武岩(火山岩的一种)进行挤压,所需的压强是地球海洋表面大气压的60万倍,或者等同于距地表1 400 km的深层岩石所受到的压强。微小的钻石砧是为数不多的可以承受如此大压强的材料之一。

在对样本进行挤压的同时,研究小组还通过高能X射线脉冲把样本加热到约3 000℃,这是首次将脉冲与高能X射线组合使用的案例。测试显示:由于地表附近的压强相对较低,玄武岩浆的密度在2.7 g/ cm3左右。但是,在地表以下1400 km的地方无论是温度还是压强都极高,因此玄武岩浆的密度可能会达到5 g/cm3。

玄武岩浆浓度增加的同时会使得熔融物变得更坚硬,这是因为受地下高压强的影响,与硅原子配位的氧原子变成了6个,而不是低压强下的4个。研究者认为,这个岩浆层可能只维持了不到1亿年的时间,却深刻地影响了地球的冷却速度、地球内部分布的元素种类的多少以及地幔的形成。尽管科学家早已从理论上推断出地球早期的岩浆分为2层,但最新发现是第一份可以支持这一理论的确凿证据。

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