石英對地磁場年齡悖論的解答
眾所周知，你們人類被一個強烈的地磁場所保護著不收各種太空輻射的侵害。正因為這個地磁場的偏轉作用，各種有害的輻射，離子都被阻擋在外，無法到達地面。而這個地磁場被認為是由於地核周圍的液態岩漿受熱而流動所產生的。
但是關於地磁場的一個悖論科學家們一直未能解釋。那就是，液態岩漿形成和流動都建立在熾熱地核的基礎上，而研究表明地核的年齡僅僅只有十億年，但是維繫地球生命的保護傘，地磁場，卻至少已經存在了四十億年之久。這個悖論產生的核心在於我們地核的熱量是怎樣驅動液態地幔形成周期性流動的。東京理工大學 Kei Hirose 的研究表明，在我們腳下形成的微小的石英(二氧化硅)結晶也許是這個問題的突破口。根據這些結晶我們可以改變我們對流動地幔浮力的計算模型，從而解決這個悖論。
在2012年的一次計算機模擬中，地核的熱導率被計算出大約為150w/m/k。這個熱導率被認為太高而無法在地幔中形成穩定的對流。所以要解決這個悖論只有這幾種可能：地磁場的年齡其實沒有計算出的那麼老，我們的地核開始產生熱量的時間比預期的早，或者說有別的什麼東西幫助了地幔在四十億年前獲得了穩定的對流。
儘管地核絕大部分是由鐵構成的，但是也有一小部分其他元素：5％的鎳，2％的硅和5％的氧。為了搞清楚在如此炎熱高壓的環境下，這些元素是否，或者能以什麼樣的方式組合到一起並不明朗，Hirose和他的團隊使用鑽石將這些元素進行擠壓，並且用激光將它們加熱到了4000攝氏度的高溫。在極端的條件下，這些元素融化，硅和氧結合在了一起，形成了石英結晶。理論上來說，在早期地核中形成的石英結晶會改變地核的構造，讓緩慢流動的地幔得到更多的浮力，讓它們能夠更快的上升從而形成穩定對流。
樣本被加熱到了4000攝氏度的高溫
但是石英晶體並不是唯一的理論，也有學者認為是氧化鎂結晶成功的加速了地幔的對流。不管怎麼說，對在高溫高壓下元素的特殊反應確實加深了人類對地球的結構的理解。這篇論文已經發布在了自然雜誌上。
[ST岸天 via ScienceAlert]
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