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地球也有“锈迹斑斑”的心?揭秘地核生锈与生命起源的奥秘

时间:2025-02-23 11:19:50来源:大科技杂志社编辑:快讯团队

在探索地球奥秘的征途中,科学家们发现了一个令人惊奇的现象:地球内部,那颗炽热的铁质心脏,或许并非完全“纯净”。长久以来,人们普遍认为,铁生锈是地表现象,需要水和氧气的共同作用。然而,最新的科学研究表明,地球的地核,那个流淌着熔融铁水的神秘区域,也可能面临着生锈的威胁。

生锈,这一化学反应的本质是铁与氧结合,形成氧化铁。在地表,这一过程需要水和氧的共同参与。但在地核,情况则复杂得多。尽管人类无法直接观测地核,但间接证据表明,那里可能存在着大量的水。这些水究竟来自何方?科学家们众说纷纭,有的认为是小行星撞击地球时带来的,有的则认为是地球自身板块运动的结果。

在地核的高温高压环境下,水分子的结构发生了显著变化。在强烈的分子运动与高压的双重作用下,水分子中的一部分会失去一个氢原子,转变为羟基。这种变化使得氧原子与剩余的氢原子结合得更加紧密,体积缩小,得以藏匿于其他矿物质之中。这一发现,为地核生锈提供了可能。

为了验证这一猜想,科学家们进行了模拟实验。他们使用与地核和地幔化合物相似的金属和含水硅酸盐,在极高的压力和温度下,观察其反应过程。实验结果显示,当铁在接近地幔深处的压力下遇到水时,会形成过氧化铁或氧化铁。这意味着,地核中的铁确实有可能生锈。

地震波的研究也为这一猜想提供了间接证据。科学家们发现,当地震波穿过地核与地幔交界地带时,其速度会显著减慢。这种减速现象,很可能是由于氧化铁的存在。目前,科学家已经记录到近50次地震波速度异常减慢的情况,这些现象多发生在地核与地幔的交界区域。

这一假说认为,当地核中的氧化铁迁移到较热的区域时,会分解成铁单质、水和氧气。这些氧气随后通过地壳缝隙进入大气层。近年来的一些研究表明,地球在33亿年前曾发生过大规模的板块运动,将含水矿物带到了核幔边界处。这进一步支持了地核生锈并产氧的猜想。

如果地核确实能够生锈并释放氧气,那么这将对我们理解地球大气的演变产生深远影响。科学家们推测,地核产氧可能使大气中的氧气含量在最初迅速上升后,又逐渐下降。这种变化模式与大氧化事件后氧气的变化水平相吻合。相比之下,蓝细菌光合作用导致氧气含量持续增加的假说,在这一方面显得略逊一筹。

地核生锈还可能对地球环境产生重大影响。如果生锈的地核是一个巨大的产氧呼吸机,那么下一次大氧化事件随时可能到来。这将对地球的气候、生态系统以及人类生存条件产生深远影响。因此,科学家们正在密切关注这一领域的最新进展,以期更好地预测和应对未来可能的变化。

最后,科学家们还指出,地核生锈的研究不仅有助于我们理解地球的过去和现在,还可能为我们预测地球的未来提供重要线索。随着研究的深入,我们或许能够揭开地球内部更多的秘密,为人类的生存和发展提供更加坚实的科学依据。

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