地球早期的磁场可能来自地函而不是地核

科学家提出基本理论假设的改变,认为下部地函的一部分曾经是液态(液态部分不是当地核处),可能已经超过了早期历史中产生地球磁场所需的阈值,这可能会改变人们对地球历史的理解决方案式。

发布当地球与行星科学通信(the journal Earth and Planetary Science Letters)期刊上的一项研究指出,Scripps Oceanography研究人员Dave Stegman、Leah Ziegler和Nicolas Blanc为早期地球地函为液态部分产生磁场的热力学提供了新的估计,并显示了磁场存在的时间。

这篇论文提供新的契机来解决叙述早期地球历史的冲突。值得注意的是,这与加州大学洛杉矶分校和亚利桑那州立大学地球物理学家的两项新研究不谋而合,这两项研究扩展了前人的概念,并以新的方式加以应用。这3项研究是模式转变(paradigm shift)的最新进展,它可能会改变人们对地球历史的理解。

地球物理学的一个基本原则是,地球的液态外核一直是产生磁场发电机的来源。当地球或其他行星上形成磁场的条件包括,这些行星内部有液体的金属核,并快速旋转,进而通过热对流来产生磁场。

2007年,法国的研究人员提出一个与地球诞生以来地函一直保持完全固态的长期假设完全不同的观点。他们认为,当地球45亿年历史的早期,地函底部三分之一的部分是熔融状态,他们称之为基部岩浆海洋(the basal magma ocean)。

6年后,Stegman和Ziegler扩展了这个想法,展示了这个曾经是液态的下部地函部分(液态部分不是当地核处),是如何在这段时间内超过产生地球磁场所需的阈值。

一般认为地函是由硅酸盐类物质所组成,具有非常差的导电率。然而Stegman的团队断言,液态硅酸盐实际上可能比通常认为的更具导电性。

由加州大学洛杉矶分校Stixrude领导的团队,首次使用量子力学的计算来预测硅酸盐液体在基部岩浆海洋条件下的导电率。发现导电率值非常大,足以支撑硅酸盐发电机。此研究发布在2月的自然通信(Nature Communications)期刊。

在另一篇论文中,亚利桑那州立大学地球物理学家Joseph O’Rourke应用了Stegman的概念来考虑金星是否有可能在熔融地函中产生磁场。

如果Stegman的假设是正确的,意味着地函可以为这颗年轻行星提供抵御宇宙辐射的第一个磁场屏蔽,也可作为研究地球构造是如何演化的基础。

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