地心轉慢時?地質學家發現地心轉速開始變慢

2023-01-29 22:11:14 最後更新日期:2023-02-15 11:39:56
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

DASEW1地核的自轉原來有脈動的,會時快時慢,雖然只會稍高或稍低於地球全體自轉一點點,但時間累積足夠,你會發現相對於你在地表的自轉,地核有時會表現得向你相反方向轉似的。(Credit: Edward Sotelo/USC)

美國網上科學新聞網站Space.com報道,北京大學兩名研究員利用1960年以來有感地震的資料進行研究,經由P波及S波兩種地震波經過內地核時的速度改變,發現以2009年為界,之前地心轉速應該稍快於地球本身自轉,但自2009年後則變慢並和地球自轉相約,甚至有變得稍慢的情況。研究人員指出這似乎是內地質和地幔間的質量 / 引力變化所影響(內地核只佔地球質量1.7%,相對地地幔是67%)。

Earths outer core外地核對流引發磁場的模型。這是由內地核對外地核融熔狀態的鐵鎳合金(良好導電體)引發的熱對流加上地球自轉的科里奧氏力產生的行星磁場。(Illustration: usgs.gov)

雖然地球核心據推測有6500度攝氏以上,但因為壓力同樣相當驚人,其是處於高壓固態狀態。這個溫度與壓力甚至連氧氣都可給壓成高壓液氧。其溫度仍然極高的原因,除了長年的核物質衰變產生熱源外,還有地球於45億年前開始凝固,間接將更多熱能困住在地心中,減慢冷卻速度;有更激進但未獲完全證實的研究指地心保存的大量可裂變物金屬如鈾235或釷等,在極高壓狀態也發生自發裂變反應(尤其是鈾235(半衰期7.03億年)豐度更大的10-40億年前),從而為地心提供更大能量。

CourtHotspots左圖為地球各處的熱點,大紅點的是大型的由下地幔「頂」至地殼底層的大型熱柱,而橙色和綠色的熱點則是和上地幔的小循環和地殼內的大型岩漿活動,和較小型,只頂到上地幔底層的熱柱有關;右度則顯示不同程度的熱柱的衝環結構及所影響的地質 / 地殼活動。(圖片來自連結1連結2)

事實上,內地核也是地球磁場的熱動力來源之一,因為它有份驅動外地核的對流作用,從而造成可覆蓋地球直徑十多倍範圍的空間,並形成對抗太陽風的保護層;另一方面,這處的熱力最終也會經傳導、對流各種方式經外核傳到地幔底部,並形成流速極慢、可能要20億年才完成一個循環的熱柱。地球上現時約有19個熱柱,其實都在以不同的方式推動地殼的火山與板塊活動。所以這種自轉變快或變慢的影響似乎也是可大可小的。

不過根據計算,這似乎是暫時不用擔心的事,因為研究亦發現內地核自轉變快變慢的過程,似乎是以70年為一周期,故有科學家指內地核某程度上其實只是和地球整體自轉趨於同步而已;另一方面,這種轉慢對於磁場也似乎沒有重要影響,因為磁場源於外地核的高熱液化金屬循環,只要內外地核還有熱能,就能維持循環及磁場,而且現時地球的冷卻速率還是大約10億年才攝氏100度,所以暫時來說,真的不用怕呢。

發佈於 科學新知
By 2023-01-29

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