科學家可能在地核中鑒定出新的「不明元素」

2017年01月11日 20:00 風傳媒
有關研究發現,地核內除了鐵和鎳,可能還有硅元素的存在。(BBC中文網)

有關研究發現,地核內除了鐵和鎳,可能還有硅元素的存在。(BBC中文網)

日本科學家相信,他們已經發現並鑒定出地核內一種「不明元素」。他們相信,它是在地球核心當中佔有重大比例的一種元素,僅次於鐵和鎳,並且尋找這種元素已經有好幾十年。

現在,通過複製地核內部深處的高溫和高壓狀態,科學家用實驗得出推論,這種元素最有可能是矽(silicon,另作「硅」)。

這一發現可能有助於我們更能了解我們的世界是怎樣形成的。這項研究的領導學者、來自東京大學的大穀榮治告訴BBC:「我們相信,矽是一種主要的元素——(地球內核)大約5%的重量可能是由矽溶解成鐵與鎳的合金。」

難以到達

理論認為,我們地球內部最核心的部分是一個固態的球,半徑約為1200公里。它所在的位置太深,不太可能直接到達進行研究,於是科學家憑著收集在這個區域經過的地震波,一定程度上了解了地核的構成。

它的主要構成是鐵,大約佔其質量的85%,鎳則約佔地核的10%。但是,將這個比例加起來,則有5%的質量「身份不明」。

為了研究這一部分,大穀榮治和他的團隊製造了鐵與鎳的合金,然後將之與矽混合。之後,他們將混合物置到高壓和高溫之下,與地球內核的環境相若。他們發現,這樣的混合所得,與測算地球內核地震波數據的所得相吻合。

大穀榮治表示,還需要做更多的工作,才能確定當中有硅的存在,而且這也不能排除有其他元素存在的可能。

地核結構

英國劍橋大學雷德芬教授(Prof Simon Redfern)對有關研究評論時說:「這些困難的實驗實在令人興奮,因為它們提供了一扇窗戶,窺探地球內部在45億年前剛形成的時候是怎樣,當時地核才剛剛開始與地球的岩石部分分離。」

「不過其他研究者最近也提出意見,認為氧氣可能也是地核當中很重要的部分。」他表示,知道那裏面有什麼,或許能幫助科學家更好的了解地球形成過程當中的大致狀況。

尤其是地球形成初期的內核中氧氣是否極其有限——即所謂的運原狀態,還是說氧氣是充足的,即所謂的氧化。

如果像大穀教授的結論所指的那樣,較多矽元素的確存在於40多億年前的地球內核當中的話,那地球的其他部分就會是氧氣相對較多的狀態。

不過,如果情況相反,氧氣是被地核吸收的話,包圍地核的岩石地幔部分就會是氧氣枯竭的。雷德芬教授說:「某種意義上,這兩種可能性是二者選一的,它很大程度上取決於地核最初形成時的主要環境狀況。」

「這是在我們原本了解的基礎所增加的最新研究結果,但是我覺得,它們絶不是這個問題的最後結論。」

大穀教授的研究所得,是在最近於美國舊金山舉行的美國地球物理聯盟(American Geophysical Union)秋季會議上向外界發表。

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