为什么地球的内核温度高达6000多度,却依然呈现固态?

2024-11-25 06:28:19
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回答1:

地球的地核分为两部分,外核是一层液态的铁水,而内核是和冥王星差不多大小的固态铁球。地球这样的构造一直使科学家们困惑,地球内核中心的温度达到了六千多摄氏度,这个温度比太阳的表面温度还要高,为什么外核是液态的,内核却是固态的呢?

铁在一般的温度和大气压下,内部呈现体心立方堆积的结构。但是根据科学家的探测,地核的压力非常高,大约是大气压的350万倍。在这种环境条件下,铁无法以体心立方堆积的结构存在着,它会变成六方密堆积结构。瑞典的研究人员利用大型的超级计算机对测得的地核数据进行分析,结果显示内核固态的铁心之所以以体心立方堆积结构的形式呈现,与极端的环境条件有关。

在一般的温度条件下,铁的体心立方堆积结构很不稳定,铁原子容易从这个结构中“滑出去”。但是在地核中,极端的环境条件使得铁原子的运动速度极快,但它们之间的距离又非常小,导致了铁原子没有运动空间。它们就像拥挤的公交车里的乘客一样,只能够转换方向而不能够挪动,所以就保持了固态。

参与该项研究的科学家Anatoly Belonoshko对此还举了一个生动的例子,内核中的铁原子就像是一副扑克牌,无论怎么洗,它始终都是一副牌。类似地,内部结构是体心立方堆积的铁也保持着立方体的结构。这就是为什么地球内核是固态的,这在一定程度上也能够解释,为什么地震波在地球的两极之间传播会比在赤道上传播要快得多。因为铁原子在立方体中的运动方式就像是给这个立方体添加了道路,这样地震波在传播的过程中有优先的方向。