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地球@地球的早期磁场，或诞生于地球的这一层


【地球@地球的早期磁场，或诞生于地球的这一层】
地球@地球的早期磁场，或诞生于地球的这一层
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美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所（SIO@UCSD）的地球物理学家首次提出了“早期地球”的“非正统”观点 。 《地球和行星科学通讯》杂志报道 ， SIO研究人员Dave Stegman, Leah Ziegler和Nicolas Blanc等为这一观点提供了证据 。 新成果为解决地球早期历史研究的争论打开了新视野 。 Stegman说：“目前 ， 研究人员还没有一个统一的理论来揭示地球的热力学演化过程 。 我们提出了一种可能的假设 。 ”
地球物理学的基本原理认为 ， 地球的液体外核一直是产生地球磁场的来源 。 2007年 ， 法国研究人员提出了一个与长期假设截然不同的观点：自地球诞生以来 ， 地幔一直是固态的 。 他们认为 ， 在地球45亿年历史的前半段时间内 ， 地幔底层的三分之一是熔融态的“基底层岩浆海（BMO）” 。 六年后 ， Stegman和Ziegler进一步扩展了这一观点 ， 他们在著作中展示了在这段时间内 ， 曾经是液态的下地幔部分是如何超过产生地球磁场所需的阈值的 。
地幔主要是由硅酸盐构成的 。 通常情况下 ， 这种化合物的导电性很差 。 因此 ， 部分研究人员认为 ， 即使底层地幔在几十亿年里都维持了液态 ， 它内部的快速流体运动也难以形成产生磁场所需的巨大电流 。 然而 ， Stegman团队认为 ， 液态硅酸盐的导电性可能比普遍认知更好 。 加州大学洛杉矶分校（UCLA）地球物理学家Lars Stixrude说：“Stegman和Ziegler率先提出了早期地球磁场与地幔有关的观点 。 然而 ， 只有当液态硅酸盐的导电性非常好的时候 ， ‘硅酸盐发电机’的设想才有可能成立 。 因此 ， 他们的观点受到了质疑 。 ”
为此 ， Stixrude领导的团队首次利用量子力学计算方法预测了液态硅酸盐在BMO条件下的电导率 。 他说：“我们发现 ， 在这种情况下 ， 液态硅酸盐的电导率非常高 ， 足以维持‘硅酸盐发电机’的运行 。 ”此前 ， Stixrude的发现已在《自然通讯》杂志发布 。 而在另一篇论文中 ， 亚利桑那州立大学地球物理学家Joseph O’rourke将Stegman等提出的观点应用于金星的磁场研究 。 O’rourke说：“Stegman等的开创性研究对我的金星磁场研究工作产生了直接启发 。 他们最近的报道有助于解答‘地球磁场何以存在了数十亿年’这个问题 。 ”
如果Stegman等提出的假设是正确的 ， 那就意味着地幔可能为地球提供了第一个抵御宇宙辐射的磁性屏障 。 此外 ， 这个假设还能作为研究地球构造演化的基础 。
Stegman说：“如果磁场确实是在地幔中产生的 ， 那么地球的磁场保护罩形成的时间就更早 ， 地球生命出现的时间也会更早 。 ”
O’rourke补充说：“我们的研究是互补的 。 它们证实了BMO对类地行星进化的重要性 。 虽然地球的BMO已经凝固 ， 但它依然可能是影响地球磁场寿命的关键因素 。 ”
原创编译：雷鑫宇 审稿：阿淼 责编：唐林芳
期刊来源：《地球与行星科学通讯》
期刊编号：0012-821X
原文链接：https://scripps.ucsd.edu/news/earths-mantle-not-its-core-may-have-generated-planets-early-magnetic-field
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