地球的核心正在发生变化：鲜为人知的现象正在创造一个神秘的新层

来自地球表面的水可以深入地球，新的研究解释了它如何改变金属液态核心的最外层区域。

这一发现可以解释为什么这颗行星内部存在一层薄薄的物质，几十年来一直困扰着地质学家。

地壳由以下部分组成研磨和滑动的构造板块在彼此之下;数十亿年来，这些俯冲区域已将水输送到较低处地幔.

当这些水到达地表以下约2,900公里（1,800英里）的核心 - 地幔边界时，它会引发强大的化学相互作用。来自韩国、美国和德国的一个研究小组表明，这创造了一个富含氢的顶部核心层，并将二氧化硅输送到下地幔。

“多年来，人们一直认为地核和地幔之间的物质交换很小，”说来自亚利桑那州立大学的材料科学家Dan Shim。

“然而，我们最近的高压实验揭示了一个不同的故事。我们发现，当水到达核心 - 地幔边界时，它会与核心中的硅发生反应，形成二氧化硅。

这外芯铁和镍的混合物在产生地球磁场，它基本上保护地球上的生命免受太阳风和辐射的影响。因此，了解地球内部是如何运作的，并随着时间的推移而演变是很重要的。

地球的地核-地幔边界从硅酸盐到金属的变化非常剧烈，对化学交换知之甚少。

几十年前，研究人员记录地震波穿过地球粘稠的内部，记录了一层厚度超过几百公里的薄层，但直到现在，没有人知道这个提议的“E素数”层是从哪里来的。

“我们认为，核心和地幔之间在数十亿年的深层水传输中的这种化学交换可能有助于形成假定的E素层，”该团队写.

地震学家绘制了一些不寻常的特征，表明这种变化的液态金属层的密度会降低，地震速度也会变慢。这些密度差异被认为涉及不同浓度的轻元素，如氢或硅.

但是，单个轻元素浓度的增加会使速度上升而密度下降，从而难以调和地震观测和E素层的动态稳定性。

增加一种轻元素的浓度而降低另一种轻元素的浓度已被提出作为一种可能的解释。然而，科学家们并不知道这样的交换过程。

该团队使用激光加热金刚石砧细胞模拟地核-地幔边界的压力-温度条件。

他们表明，俯冲到地核的水可以与那里的物质发生化学反应，将外核变成富氢薄膜，并分散上升并加入地幔的二氧化硅晶体。

在核心顶部形成的富氢、贫硅材料层将具有较低的密度和较低的速度，这与地震波观测结果相匹配。

改变的核心膜可能反过来对深水循环，该团队表示，他们的研究结果表明了一个更复杂的问题全球水循环比我们想象的要好。

“这一发现，以及我们的先前的观察在极端压力下，水与铁液中的碳反应形成的钻石，“垫片说，“指出了更加动态的核心-地幔相互作用，表明了大量的物质交换。

该研究已发表在自然地球科学.

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