科學家利用鑽石和激光來探索地球磁場之謎

科技 06-02

科學家利用鑽石和激光來探索地球磁場之謎

地球磁場及地球結構示意圖（黑色為地核內層、黃色為地核外層、金黃色為地幔、最外層的深褐色為地殼）。地球磁場還有翻轉現象——南北極調轉。

近日，美國卡內基科學研究所（Carnegie Institution for Science）的科學家對地磁之謎作以研究，嘗試尋找揭開謎底的途徑。

據聯合新聞社（UPI）6月1日報導，地球自身有一個強大磁場，保護人類及其他生命不受太空射線的傷害。但是，科學家一直找不到地球磁場的來源。

卡內基科學研究所的科學家為了研究地磁成因之謎，在實驗室用激光、鑽石和鐵設計一種地球核心的高溫高壓狀態，之後測量鐵物質在高溫高壓條件下的傳導熱量運動，來推測地磁的產生和維持原因。

科學家構想，地球的結構從外至內分三層，分別為地殼、地幔和地核。地球的較輕物質形成地殼和地幔，較重和密度較大物質形成地核。但是地核還可以分內外兩層，地核內層為固體鐵，外層為液體鐵合金。

科學家利用鑽石和激光來探索地球磁場之謎

地球磁場示意圖

關於研究地核與地磁關係的試驗，卡內基研究所的一位研究員亞歷山大·岡察洛夫（Alexander Goncharov）在新聞發布會上解釋：「我們感覺，非常有必要直接測量在創建條件下的地核物質直接導熱係數。原因當然是我們不可能到任何接近地核的地方去獲得試驗樣本。」

研究人員使用激光加熱金剛石壓砧（Diamond Anvil Cell），得到溫度極高和壓力極大的試驗條件，之後測定金剛石壓砧中的鐵物質熱量傳遞情況。結果發現，鐵可較慢速地傳遞熱量。

科學家利用鑽石和激光來探索地球磁場之謎

人類至少在古代中國的漢朝（前202年-220年）已經認識到地磁及使用地磁原理來製作定位方向的指南針（又名「司南」，圖為模型）。

因此科學家認為，該實驗說明地球在它的形成初期就開始保持一種地磁發電機（geodynamo）的狀態，即一種形成和維持地磁的狀態。但科學家表示，試驗尚不足以得出結論。

岡察洛夫說：「為了進一步理解地核熱量傳導，接下來我們將觀察非鐵物質的情況，因為非鐵物質會隨著鐵進入地核，也起到影響熱傳導的作用。」

資料記載，人類至少在2000年前的古代中國，就已經知道地球有磁場，而且根據地磁方向的穩定性，製作名叫「司南」的指南針作為方向定位儀器。

而在現代科學中，英國天文學家吉爾伯特（William Gilbert）在1600年最早提出地球存在磁場以及相關理論。但科學家至今一直無法解釋地球磁場產生的原因。

而且地球磁場的方向也不是一成不變，曾多次發生地磁南北極倒轉或偏移，這種現象更是一種科學的難解之謎。

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