比太陽更熱!地球地核為啥是固體?原子「洗牌」

2020-11-22 驅動之家

長久以來,地球核心(地核)給科學家帶來了一個懸而未解之迷。在地球的熔鐵核心中除呈熔融態外地核之外,還存在內地核,其溫度高於地球表面,卻不熔化並且始終保持固態晶體形式。

而一項新的研究可能會為我們解開謎團,該研究表明內地核原子通過不斷重組以阻止核心變成液體。

在地球內地核旋轉的是是一團純鐵,其質量幾乎和月球相當。地核的壓力比地面壓力高350萬倍,溫度高出約6000攝氏度(10800華氏度)。

在這種極端的溫度和壓力下,分子進行運動。這被稱為擴散並且導致了原子的不穩定性,將固態晶體鐵轉化為液態鐵。

內地核的鐵結晶像液體一樣滑落,只能被重新插入。研究人員將這個過程描述為「洗牌」,這種原子的再循環使鐵晶體不再失去其固體結構而變成液體。來自瑞典皇家理工學院科學家的理論為不可觀測的地核研究指明了新方向。

研究人員使用Triolith(瑞典最大的超級計算機之一)進行了繁重的計算機模擬,結果得了這個新發現。通過這些模擬,他們重新解釋了三年前在加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室獲得的觀察結果。

該論文的第一作者Anatoly Belonoshko博士說:「關於地核鐵穩定性的實驗數據就在我們眼前,我們只是不知道這是什麼意思。在地核極端壓力下,由於高振幅的原子運動,原子不再屬於一個平面。」

研究人員解釋,這些平面的滑動有點像洗一副撲克牌。即使卡牌放在不同位置,撲克牌仍然是撲克牌。同樣,鐵始終保持其立方結構。

洗牌導致分子和能量分布的大幅增加,這又導致了熵的增加,或說能量狀態分布的增加。這反過來,使得地核穩定。

通常,擴散破壞晶體結構使固體結構變成液體、,但這種情況下,擴散保留核心的固體結構。

Belonoshko博士說:「這種擴散也解釋了為什麼地球的核心是各向異性的,也就是說,它的紋理是定向的,就像木紋一樣。」

地核的各向異性解釋了「為什麼地震波在地球兩極之間傳播比通過赤道傳播更快」,該團隊的預測有助於科學家更好地了解地球內部,並最終預測地球未來。

「地球科學的最終目標是了解地球的過去、現在和未來。我們的預測使我們能夠做到這一點。」

相關焦點

  • 為啥地球核心高達6000度,形態卻是一個固體的鐵球?
    地球核心我們的地球是個很神奇的物體,它身上有無數奧秘值得探尋,其中一個就是為啥它最中心的溫度高達 6,000 度,但是那裡仍舊是固態的。咱們先來了解一下地球的結構,地球的內核是一個直徑大約有 1500 英裡( 2414 公裡)的固體鐵球,體積同月球一樣。
  • 既然太陽這麼熱,為什麼太空卻很冷?
    高中物理學習過,這種熱傳遞可以通過三種方式發生:傳導、對流和輻射。熱傳導在固體與固體中發生。當固體分子被加熱時,它們開始振動並相互碰撞,在這個過程中將熱能從較熱的顆粒傳遞到較冷的顆粒。熱的物體保持熱,冷的物體保持冷。但是,當太陽輻射進入地球大氣層時,有很多物質需要被激發。因此,我們感覺太陽輻射為熱。這自然引出了一個問題:如果我們把一些物體放在地球大氣層之外會發生什麼?
  • 同在太陽下,為什麼太空寒冷而地球卻很熱?
    在日常生活中,我們知道熱量是會從一個高溫系統到低溫系統發生轉移,這其實就是熱傳遞的過程,一般我們會認為傳遞熱量必須要存在介質碰撞以交換粒子動能或者存在能量載體的交換,但往往我們會忽視掉交換能量載體這一項,因此就產生了如題所說的疑問,太空是真空的太陽熱量如何傳遞給地球?就像暖水瓶瓶膽中是真空的,可以保溫一樣。
  • 不管太陽熱不熱,地球的熱,不來自於太陽的熱
    就是如果太陽是一個非常熱的&34;,那麼按理來說你離太陽越近應該越熱。我們這個地球上離太陽更近的是山頂,按理來說山頂應該更熱,就是說&34;是最熱的地方,但事實上並不是。那麼說到這裡,就給大家解釋一個誤區,就是不管太陽熱不熱,地球的熱不來自於太陽的熱!地球和太陽之間隔著宇宙,所謂的宇宙空間就是真空,而真空是不傳導熱的。
  • 太陽真的很熱嗎?或許比地球更溫暖?
    太陽是氣體嗎?太陽真的是一個巨大的氣體球嗎?記得教科書上是這樣解釋的:太陽質量的大約四分之三是氫,剩下的幾乎都是氦,包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質量少於2%,採用核聚變的方式向太空釋放光和熱。這就不難看出,目前科學界普遍認為太陽主要是氣體物質構成!也就是說,太陽本身是一個「大火球」時刻在遙遠的宇宙中發生著「核聚變」,但是老田對此有自己的疑惑!當然這種疑惑也不是老田本人提出來的,也有少數的科學家否認太陽是氣體,是核聚變。大家都知道,核聚變產生的高溫輻射,本身是難以把熱量帶向地球的。因為熱傳遞的方式有三種:傳導,對流,熱輻射。
  • 太陽和地球之間的太空冷到不行,為何太陽光照到地球卻能變熱?
    地球能夠成為一顆生機盎然的星球,全部來自於太陽的恩惠,在過去的幾十億時間裡,正是因為太陽源源不斷地將自己的光和熱傳送給地球於是一個問題就出現了,既然地球和太陽之間是冰冷的空間,為什麼照在地球上的陽光卻是熱的?
  • 太陽和地球之間的太空很冷,可為何太陽光照到了地球卻能變熱?
    地球首先要明確一點,地球溫度只是一部分來自太陽,大部分是靠地下的熱源供地熱,再有地球有大氣層,就像人穿厚衣服一樣,曬太陽時暖和,不曬時身體也不冷。為什麼高山距太陽近而溫度反而低,地表吸收太陽的電唵波而發熱,而高海拔應該吸收比低海拔的吸收量更多,為什麼高處的溫度會低而不是升高?何解?
  • 太陽是液體、氣體還是固體?科學家:它實際的形態你根本想不到
    太陽從古之今都是我們神話傳說當中的一個重要的組成部分。在神話傳說當中,我們把太陽看成是神靈一樣的存在。即便是現代天文學的逐步發展,在我們心中,太陽也仍然是一個非常神聖的天體,因為他們為我們帶來了光和熱。
  • 如果說太陽表面可以登陸呢?太陽真的那麼熱麼?
    眾所周知,太陽是一個在核聚變的東西,它在不斷的核聚變然後產生高溫高熱。然後它的高溫高熱輻射到地球,溫暖了地球。但是其實有一個非常奇怪的現象,那就是太陽是一個非常熱的球,按照常理應該是越靠近太陽越熱,但我們這個地球上離太陽最近的地方是山頂,山頂應該更熱,但事實上並不是。
  • 地球最深處地核揭秘:最熱7200度、外層覆蓋有固體
    分層的地球儘管人類的科技發展已經可以拍下黑洞的圖像,但要揭開我們自己星球的神秘面紗卻並非易事。不過,通過對火山爆發帶來的巖石進行分析,以及對地震波(地震、火山爆發或其他擾動在地球內部產生的波)的研究,科學家對地球的內部結構已經有了相當程度的了解。地球並不是一個均勻的固體,而是分成了許多層。
  • 熱和光不是從太陽到達地球的唯一東西
    大家好,歡迎關注我的百家號科技與我們同在,今天給大家介紹的是熱和光不是從太陽到達地球的唯一東西。太陽風熱和光不是從太陽到達地球的唯一東西,還有太陽風——一個亞原子粒子波動的暴風。但是,與陽光不同的是,太陽風是無形的,由帶電粒子組成,並隨太陽11年的活動周而變化。太陽風是日冕——圍繞太陽的熱的電離氣體區域—的延伸。在超過100萬攝氏度的高溫下, 日冕物質移動的速度足夠快,可以逃脫太陽的引力,逃離的速度達到令人難以置信的約100萬噸/秒。只是為何日冕這麼熱仍是個謎—要知道太陽表面的溫度只有大約6000氏度。
  • 地球距太陽1.5億千米,中間隔著真空,太陽是怎麼把熱傳過來的?
    在眾多的疑問中,有一個問題顯得很是突兀,我們都知道地球之所以會有適宜人類生存的環境和溫度,和太陽的存在是密不可分的。太陽提供給地球光和熱,才讓地球溫度宜人,人類才得以在地球上生存下去。那麼,問題來了,我們都知道在太陽和地球之間是真空並非空氣,也知道真空是不導熱的,那麼太陽光的熱是怎麼傳遞到地球上的呢?其實,要解答這個問題,首先我們要弄清楚熱傳遞有哪幾種方式。
  • 雷射那麼「熱」,為什麼可以用來冷卻原子?
    日常不代表本質,如果以上問題要問得更物理一些,其實我們應該這樣來問,即像這樣「今天的大氣分子運動速度有多快?」「水分子運動速度是多少?」是的,熱就是物體中微觀粒子運動速度快慢的表現。拿水來說就是這樣:若水分子運動得慢,水的溫度就低,若更慢,水分子就不到處亂跑了,而是原地踏步,於是,水就成了冰;相反,若水分子運動劇烈,則水就開始沸騰、蒸發,變成氣體飛到空中……熱的本質,現在看來很簡單,但是直到1745年,一個叫羅蒙諾索夫的俄羅斯科學家才真正道出,他說:熱是物質內部分子運動的表現!而在之前,熱的本質幾乎是一個未解之謎。
  • 太陽讓地球熱了起來,為什麼日地之間卻還是冰冷的呢?
    為什麼太陽讓我們的地球溫暖了起來,但是太空卻仍然是一片冰涼呢?這是一個非常有意思的話題,地球熱起來了 ,為什麼太空卻一點都不熱呢?那這些溫度是如何到達地球的呢?為什麼沒有在太空中就消失了呢?為了解決這個問題,我們首先要了解的一個概念就是熱的傳遞。
  • 太陽和地球間的太空溫度為零下270.3℃,為何太陽光能把地球照熱?
    太陽和地球間的太空溫度為零270.3℃,為何太陽光能把地球照熱?首先了解一個概念「太空」,我們通常認為:太空是指地球大氣層以外的空間,其實地球大氣層以外除了廣袤的太空還有無數的恆星、星雲、行星、黑洞、中子星等等各種天體。將宇宙比作河床,這些天體就是各種各樣的鵝卵石。而鵝暖石佔據的空間不足4%,這剩餘高達96%就是河水(真空)地帶,或許廣袤的真空地帶充斥著大量暗物質,又或者只是充斥著很少的原子。
  • 同一個太陽,為何太空中如此寒冷,而地球上卻又非常的熱呢?
    那麼熱傳遞就意味著肯定是要從a傳遞到b。那麼這個中間肯定是存在能量載體的轉換的,對於我們來說,我們所了解的太空是一個真空的狀態,那麼太陽上的熱量又是如何傳遞到地球上的呢?那麼首先我們就必須要了解到這個熱傳遞的三種方式分別是什麼。
  • 宇宙中最熱的行星有多熱?
    在太陽系中,水星是已知最接近太陽的行星。在水星上,太陽光的輻射強度是地球上的15倍,這使得水星表面的最高溫度可達430 ℃。但水星幾乎沒有大氣層,熱量無法保持住,導致太陽光無法照射到的地方可以冷到-190 ℃。不過,太陽系最熱的行星並非是水星,而是位於水星軌道外側的金星。
  • 宇宙中最熱的行星有多熱?
    儘管金星離太陽更遠,太陽輻射強度更低,但金星那由97%二氧化碳構成的濃厚大氣層產生了極其強烈的溫室效應,導致全球氣溫高至464 ℃。放眼太陽系外,宇宙中還有比金星溫度高得多的行星。宇宙中有一種太陽系沒有的行星,這就是熱木星。
  • 太陽表面大約6000度,地球都被「烤」熱,為何太空卻是絕對零度?
    並且實際上,地球上的絕大部分能量來自於太陽輻射,地球表面的平均溫度基本上維持在15度左右,這也是地球能夠演化出生命的重要原因,而這種太陽輻射就是由太陽內核所發生的核聚變所產生的。,內核溫度甚至達到1500萬度,在太陽的「炙烤」之下一個體積達1.086萬億立方公裡的地球都能被烤熱,太空裡的溫度卻為什麼會接近絕對零度呢?
  • 太陽的溫度近六千度,地球都被「烤」熱,為何太空卻是絕對0度?
    對於地理比較了解的人應該知道,太陽是一個恆星,其位於太陽系中心,也被稱為黃矮星,太陽系內有八大行星和其它的小行星、外海王星以及星際塵埃等天體或者是物質都圍繞著太陽做公轉運動。而太陽作為整個太陽系的中心天體,它的質量佔到了總質量的約99.86%,並且通過核聚變的方式不斷地向太空釋放光和熱,我們地球上的光和熱絕大部分是來源於太陽的,因為地球本身是一個不發光的天體!