美科学家首次实测出地核磁场强度

2010-12-20 10:02 来源: 中国科学院
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  美国加州大学伯克利分校地球物理学家首次测量出地下1800英里(约2900公里)深处地核区的磁场强度,为证明地核热源提供了重要参数,正是地核热源造成了内部电流维持着磁场。相关论文发表在12月16日出版的《自然》杂志上。

  论文作者、加州大学伯克利分校地球与行星科学教授布鲁斯·巴菲特表示,这是首次根据观测而不是推断得到的真正数据,这一没有争议的结果将平息地核内部磁场强弱之争。他们根据观测计算出此处地核磁场强度为25高斯,是地球表面的50倍。该数据只是地球物理学家预测的中等水平。

  地核内有强磁场意味着有很强的热源,科学家之前假设能量源是40亿年前地球在热熔化状态时留下的余热、重元素沉积和寿命较长的元素发生的放射性衰变。地球内部约60%的能量可能来自于固态内核变冷膨胀时排出较轻的元素,如果磁场只有很弱的5高斯,表明由放射性衰变所供给的热量很少,如果磁场达到100高斯,则表明放射性衰变很强。

  地核包括液态外核和固态内核。液态外核包含了地球2/3的铁和镍,约1400英里(约2300公里)厚,形成了地球磁场;内核则是半径800英里(约1300公里)的凝固铁镍球,约是月亮大小。地核被热粘稠的地幔和一层坚硬的地壳包围。

  变冷的地球最初从太阳系的行星轨道中获得了磁场。如果内部没有形成电流产生磁场的话,这一外部磁场将在1万年内消失。热量使外核沸腾或“对流”,通过已有磁场引导金属升降,产生了电流继续维持磁场。而这种流动发电在地表产生了缓慢的磁场转变。

  巴菲特根据观测改进了地球内部发电模型,目前正在研究第二代模型。他认为,地球内部信息的缺乏会对构建精确模型造成很大障碍,而月亮在地球旋转轴倾角上的拉力,能提供地球内部磁场的信息。月球拉力使得内核自转轴缓慢地以相反方向运动,这种运动改变了外核磁场受到外核磁场的阻碍。巴菲特通过对远距离类星体(极明亮活跃的星系)的无线电观测计算出这一阻力,进而计算出外核的磁场强度是25高斯。

  巴菲特指出,25高斯是整体外核的平均水平,磁场会随位置不同而变化。“由此我们还发现,观察远距离类的星体,能帮助照见地球内部。”