[宇宙] 宇宙大碰撞导致地核融化?
上图是2008年拍摄的水星,科学家认为,与其类似的天体可能曾撞击过年轻的地球,带来的放射性元素使得地核保持熔化状态。
摄影:NASA/JOHNS HOPKINS UNIVERSITY APPLIED PHYSICS LABORATORY/CARNEGIE
《自然》期刊周三刊登的一篇研究认为,我们地球炽热而粘稠的核心可能是年轻地球和一颗类似水星的原行星相撞的结果。
华盛顿卡内基研究所的Richard Carlson在一篇评论文章中写道,这是个“有趣的结论”。他表示,在该研究出炉之前,只有有限(且颇具争议)的实验证据支持这类观点。
地质学家无法直接观测地核,但他们根据地震波穿过地球的方式得知,地核是由熔化的铁和镍所构成。这些高温物质是地球磁场和板块构造现象的动力之源。然而,为什么地核在地球形成45亿年后还保持着熔化状态,这仍然是一个谜。
如果地核仅由铁和镍构成的话,那么它应该在很久以前就凝固了,因为地球是由小行星撞击所形成的,在此期间产生的热量早已逸散到了太空之中。科学家们猜想,放射性元素通过衰变所产生的热量来保持地核熔化和地球磁场完整,但他们不确定到底是哪些放射性元素。
新研究表明,铀和钍是最有可能的对象,它们可能来自于一颗类似水星的原行星。当我们的地球还在形成过程中时,这颗原行星撞上了地球,并带来了放射性元素。
解决地球之谜
关于地核内的放射性元素有三个主要的怀疑对象——钾、铀和钍。该研究的首席作者是牛津大学的地球学家Anke Wohlers,他说道:“我们的目标之一,就是找出这三种放射性元素中的哪些导致了地核的熔化。”
他的团队还希望能解决另一个更加棘手的谜团:为什么地球岩质外层中的两种稀土元素(钐和钕)会有着奇怪的比例组合。在地球外层,这两种元素的比例与在小行星上发现的不同,而小行星被认为是行星形成时的剩余物,按理来说其比例应该相当才对。
由于上述原因,Wohlers及其合著者提出了一个复杂的行星形成理论,认为是一次古老的撞击造成了这些现象。该理论是基于来自水星和其他行星的数据,以及除了地球化学家之外、其他任何人都难以从事的高温实验室实验。
但Wohlers表示,符合所有数据的最佳解释是这样的:在太阳系早期,类似小行星的天体撞在一起形成了最初的地球。之后,与水星成份类似的某天体和年轻的地球相撞,将其独有的特殊化学物质送到了地球上。
这不是科学家第一次提出年轻地球与类行星天体相撞的设想了。大部分专家都认为,曾经有一颗火星大小的天体与地球相撞,产生的熔岩喷射到太空中,并在冷却后形成了月球。
但新研究让这个故事变得更加曲折离奇。Wohlers表示,形成月球的天体可能没有火星那么大,而是和水星大小相当。那意味着,形成月球的天体与提供放射性元素让地核保持熔化状态的天体在理论上可能是同一个。
(译者:红心之王)
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