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铁水竟然成河?来自地心深处的磁场预测
2016-12-26 14:40

通过分析来自欧洲航天局(ESA)的三颗蜂群卫星(Swarm)的观测数据,科学家发现了一条铁水河在地球内部深处快速流动,这就是所谓的熔融急流。

蜂群卫星于2013年发射,其目的是研究地球的磁场。在这项新研究中,蜂群卫星的观测帮助科学家获得了一个类似于地球X射线的视图。

主导这项研究、来自英国利兹大学(Universityof Leeds)地球与环境学院的副教授Phil Livermore表示,蜂群卫星提供了最清晰的X射线图像。研究人员不仅第一次清楚地看到这个急流,也理解为什么会出现在那里。

地球的磁场被认为是由地核内部深处的活动所产生的。地核是一个固态金属球,其大小为月球尺寸的三分之二,主要由铁组成。其温度约为5400摄氏度,几乎与太阳表面一样热。围绕在固体内核的周围是地球的外核,大约2000公里厚,主要由液态铁和镍组成。在这一层中的温度、压力和组成的差异导致液态金属产生运动和涡流,并且连同地球自转,就会产生电流,而这又会产生磁场。

地球的核心位于3000公里的岩石之下,这么深的地方人类无法触及,所以科学家通过测量地球的磁场来间接地研究它。通过蜂群卫星的观测发现地球磁场出现变化,这表明地核外部的液态铁在北半球(大部分位于阿拉斯加和西伯利亚之下)移动得更快。

科学家认为,磁场的变化实际上是由熔融急流引起的,其移动速度为每年约40公里,目前沿向西方向。这种速度比正常外地核速度快三倍,比地壳构造板块的移动速度快几十万倍。

通过分析蜂群卫星的数据,研究人员还发现,这些急流沿着地核中两个不同区域之间的边界流动。当地心中的液体从两侧流向边界时,然后被侧向挤出,就形成了这种急流。

当然,液态流向边界需要一个很强的作用力,这可能是通过浮力或者更可能是来自地核内的磁场变化所提供。

研究人员怀疑这是已经持续了数十亿年的地球内部循环的一部分。如果我们能够知道现在位于这个循环的哪个阶段,我们就可以预测地球的磁场将如何随着时间的推移而变化——包括它在未来几个世纪会如何翻转(地球的磁场以每百年约5%的速度减弱)。

这是蜂群卫星在地球深处的首个发现,研究人员希望另一大发现即将来临。现在,卫星仍然绕着地球运转,测量和解开来自地核、地幔、地壳、海洋、电离层(位于地面上方大约80公里,具有相当多的带电粒子)和磁气圈(地球周围的磁场)。

研究人员表示,预计还会有其他发现,因为磁场一直在变化,而这甚至可以改变急流的方向。