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但凡有点常识的人都知道地球磁场的存在,可事实上在太阳系中,除了地球之外,拥有全球性磁场的陆地行星只有一个、那就是最靠近太阳的水星。与地球磁场类似,水星磁场在效果上相当于一根处在水星核部位的巨大磁棒。半径只有地球三分之一大的水星能够拥有活跃的全球磁场本身已经够不可思议了,更关键的是水星磁场强度仅为地球磁场的1%,而这就是问题所在——如此弱小的全球性磁场是如何维系的?
一直以来科学家们尝试了多种模型实验,试图给这个问题提出解释,但始终没有能够让人信服的准确说法。近年来,美国伊利诺伊大学的科学家从水星核的物理结构人手,逐渐揭开了水星磁场的真相。首先,水星的核主要由铁元素构成,另外科学家认为其中还含有部分硫元素,可以降低铁的熔点,而这个特性在水星磁场的产生过程中发挥了重要作用。在此基础上,研究小组利用多项砧装置模拟了水星核内部的状态,具体地说就是铁硫混合物在高温高压下的熔化现象。实验方法是将经过高温高压处理的铁硫混合物进行快速淬火处理,然后再利用电子扫描显微镜和电子探针微量分析仪进行分析。
通过实验观测到的结果是:当铁硫混合物一分为二逐渐冷却下来后,铁原子首先浓缩成类似雪花形状的立方晶体,并往下沉降,同时较轻的宫硫液体则往上迁移,从而形成对流。研究人员因此推测物质密度差异所形成的对流,也可能驱动磁场。形象地说,相当于水星核内部在不断飘“雪”,只不过这雪其实是铁晶,而这成为了的水星弱磁场的驱动力源头。
研究人员还根据对流原理进一步推测出,在水星核内存在两层“下雪区”,内层在固态核心上方,外层则位于铁核与地幔的边界。其运作机制在于:内层雪区产生较强的偶极磁场,如同地球磁场;外层雪区产生的磁场则抵销了从内部延伸至地表的磁场。这种“飘雪式对流磁场”的发现对于其他天体的演变过程来说有着重要的参考价值,我们可以猜想在宇宙中,为数众多的不同天体深处都在飘着不同元素构成的雪花,那是怎样的一番奇异景象?
话说回来,尽管人类对于太空的发现越来越多,可是一直以来对于地球内部的了解还只是停留在皮毛水平。想了解地球内部,最直接的办法就是钻孔,可惜目前的钻孔最深的也才12千米,而地壳的平均厚度就达37千米。这还没什么,更让人绝望的是地幔的厚度约为2900千米,地核的厚度约为3500千米,而且其高温高压的极端条件也远非目前的科技所能克服的。看来人类要想充分了解更深的地幔和地核,还遥遥无期。换个角度来说,探索宇宙对于目前程度的人类而言确实是一个更为有前途的选择。
一直以来科学家们尝试了多种模型实验,试图给这个问题提出解释,但始终没有能够让人信服的准确说法。近年来,美国伊利诺伊大学的科学家从水星核的物理结构人手,逐渐揭开了水星磁场的真相。首先,水星的核主要由铁元素构成,另外科学家认为其中还含有部分硫元素,可以降低铁的熔点,而这个特性在水星磁场的产生过程中发挥了重要作用。在此基础上,研究小组利用多项砧装置模拟了水星核内部的状态,具体地说就是铁硫混合物在高温高压下的熔化现象。实验方法是将经过高温高压处理的铁硫混合物进行快速淬火处理,然后再利用电子扫描显微镜和电子探针微量分析仪进行分析。
通过实验观测到的结果是:当铁硫混合物一分为二逐渐冷却下来后,铁原子首先浓缩成类似雪花形状的立方晶体,并往下沉降,同时较轻的宫硫液体则往上迁移,从而形成对流。研究人员因此推测物质密度差异所形成的对流,也可能驱动磁场。形象地说,相当于水星核内部在不断飘“雪”,只不过这雪其实是铁晶,而这成为了的水星弱磁场的驱动力源头。
研究人员还根据对流原理进一步推测出,在水星核内存在两层“下雪区”,内层在固态核心上方,外层则位于铁核与地幔的边界。其运作机制在于:内层雪区产生较强的偶极磁场,如同地球磁场;外层雪区产生的磁场则抵销了从内部延伸至地表的磁场。这种“飘雪式对流磁场”的发现对于其他天体的演变过程来说有着重要的参考价值,我们可以猜想在宇宙中,为数众多的不同天体深处都在飘着不同元素构成的雪花,那是怎样的一番奇异景象?
话说回来,尽管人类对于太空的发现越来越多,可是一直以来对于地球内部的了解还只是停留在皮毛水平。想了解地球内部,最直接的办法就是钻孔,可惜目前的钻孔最深的也才12千米,而地壳的平均厚度就达37千米。这还没什么,更让人绝望的是地幔的厚度约为2900千米,地核的厚度约为3500千米,而且其高温高压的极端条件也远非目前的科技所能克服的。看来人类要想充分了解更深的地幔和地核,还遥遥无期。换个角度来说,探索宇宙对于目前程度的人类而言确实是一个更为有前途的选择。