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人们依据莫霍面和古登堡面的发现,将地球划分为地壳、地幔、外核和内核这三层,而内核与外核通常统称为地核。地核位于地球表面下约三千千米处,其厚度约为3400公里。由于地核拥有近六千度的高温并且距地表极为遥远,我们对地核的了解非常有限。
通过分析地震波传回的信息,科学家们了解到地核深处主要由铁和镍构成。他们还通过研究与铁元素伴生的钨元素取得了重大突破。钨元素在元素周期表中有五种同位素,科学家据此对地核与地幔的物质交换提出了假设。
此外,第72号元素周期表中的铪元素经过衰变会产生钨-182。此类元素在地表及地壳中极为罕见,而在地幔中却大量存在。尽管其半衰期长达九百万年,与地球存在的46亿年相比仍显得短暂。
专家们根据地幔层火山喷发岩浆中钨元素的不同含量进行分析,期望验证他们的假设。由于铪元素在地幔中长期衰变成钨-182,预计地幔中应含有更多的钨-182。然而,检测结果出乎预料。
对全球火山喷发产生的玄武岩进行分析后,科学家们利用精密仪器发现,这些玄武岩中钨-182与钨-184的比例差异显著。这表明地幔与地核间长期存在物质交换。
进一步分析不同地点和时期的玄武岩样本,专家们推断出地核与地幔物质交换的时间。
地球已存在46亿年,但分析显示,在25亿年前的地球,地幔与地核之间并未发生物质交换。什么原因导致25亿年前地球与地幔开始物质交换?至今仍未找到确切答案。
专家们推测,可能是氧气随地壳运动进入地幔,随着地幔中氧气含量上升,地核中的钨元素也开始进入地幔,从而引发物质交换。
然而,限于当前科学技术,专家们只能依靠现有的资料推测地核物质交换的起始与25万年前大氧化事件有关。蓝藻的过度繁殖使地球表层物质附着氧元素,这些氧元素随后随地幔热柱进入地幔深处,与地幔中的钨元素反应。
另一种推测是,地核固化导致钨元素从中泄漏至地幔,促使地核与地幔开始物质交换。
结语:地核与地幔之间是否存在物质交换,这一问题在人们了解地球构造后数十年间一直备受争议。
近年来的科学发现表明,数十亿年前地核已经开始向地幔泄漏物质,这一发现证实了地核与地幔之间确实存在物质交换。
由于我们仅能通过地震波探测地下世界,对地核的了解仍然非常有限。但随着科技的进步,人类终将能够更深入地探索地核的奥秘。