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地球早期磁场如何产生? 地球磁场形成之谜首度揭开

研究团队模拟图

英国《自然·通讯》杂志25日发表的一项地球科学模型,首次详细分析了地球早期磁场是如何产生的。

地球的磁场已经运行了至少34亿年,而它的起源却一直未知。磁场其实也是地球最神秘的特征之一,它对所有生命体都至关重要。长时间以来,科学家将磁场理论化为地核动力作用的结果。在地球内部,液态的外核围绕着固态的内核旋转,而其方向则与地球自转的方向相反。

现如今所说的磁场,正是由富含金属铁的液态地核外核中的“发电机”产生的,但这一过程在地球早期,应该较难维持,因为地核的冷却速度并不够快。早期地核周围有一层熔融硅酸盐(一种基底的岩浆海洋)。不过,此前对硅酸盐液体的导电率测量显示,这些化合物无法形成“发电机”。

此次,美国加州大学洛杉矶分校研究人员拉斯·斯特里克斯路德和同事进行了一系列模拟,对条件近似早期地球基底岩浆海洋的硅酸盐液体的导电率进行了预测。研究团队发现,在该海洋的预测温度和压强下,硅酸盐的导电率足够维持“发电机”的运转。

基于这些结果,他们计算了磁场强度,发现其与太古宙(约40亿年至25亿年前)古地磁记录中的磁场强度相似。研究团队的结论是,早期磁场是由基底岩浆海洋产生的,并认为宇宙中其他类地天体可能也存在硅酸盐“发电机”。

研究人员认为,通过明晰地球磁场的形成,人类将能更明确地球的内部机制,而这将让我们更好地了解形成其他行星的地质过程和种类,从而确定其他行星是否具有支持生命存在的能力。