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Phase Transition of FeO and Stratification in Earth's Outer Core

唐唐添加于 2011-11-17 05:35 | 1934 次阅读 | 0 个评论

作者
Ozawa H, Takahashi F, Hirose K, Ohishi Y, Hirao N
摘要
Light elements such as oxygen in Earth’s core influence the physical properties of the iron alloys that exist in this region.Describing the high-pressure behavior of these materials at core conditions constrains models of core structure and dynamics.From x-ray diffraction measurements of iron monoxide (FeO) at high pressure and temperature, we show that sodium chloride(NaCl)–type (B1) FeO transforms to a cesium chloride (CsCl)–type (B2) phase above 240 gigapascals at 4000 kelvin with 2% densityincrease. The oxygen-bearing liquid in the middle of the outer core therefore has a modified Fe–O bonding environment that,according to our numerical simulations, suppresses convection. The phase-induced stratification is seismologically invisiblebut strongly affects the geodynamo.
详细资料
- 文献种类: Journal Article
- 期刊名称: Science
- 期刊缩写: Science
- 期卷页: 2011年第334卷第6057期 792-794页
- ISBN: 0036-8075
学科领域自然科学 » 地球科学
所属群组
环境科学
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科学家提出地核物质形态新假说

日本研究人员依据模拟实验提出，地球内部的外核部分并非均一构造，而是两种晶体构造不同的液态铁以地下约4000公里为界分别进行对流。他们认为，这一假说有助于研究地核物质和地球磁极移动等现象。

地球由表及里分为地壳、地幔、外地核、内地核等部分，外地核位于地下深约2900公里至5100公里处，它由液态铁等物质构成。学界普遍认为，液态铁对流造就了地球磁场。

日本东京工业大学和海洋研究开发机构的科研人员在最新一期美国学术期刊《科学》上报告说，他们在实验装置内模拟外地核的高温高压状态，并用位于兵库县的大型同步辐射加速器“SPring-8”，分析随温度和压力变化的液态铁晶体构造。

他们发现，当压力超过240万个大气压，温度超过3700摄氏度时，铁的晶体构造会发生改变。而这个压力和温度刚好相当于地下约4000公里处的环境，这一深度正好位于外地核中心区域附近。

根据上述结果，研究人员又用计算机模拟了液态铁在外地核内的运动。他们发现两种晶体构造不同的铁，以外地核中心区域附近为界，分别对流。而此前很多研究者认为外地核内部是均一构造。

参与上述实验的研究者认为，这一发现不仅有助于探索地核，而且能为研究地球磁极移动提供线索。

领导这项研究的东京工业大学教授广濑敬指出，外地核中两层结构的对流可能会因为温度和压力差变得不稳定，其构造或许会周期性地失去平衡，甚至导致地球磁极发生重大移动。这种移动的时间间隔没有明显规律，也未发现会对动植物生存造成不良影响。（来源：新华网）

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