核心凝固之謎，新研究：碳才是地球內核形成關鍵

地球內核何時、如何形成？最新研究顯示，碳是地球內核形成關鍵成分，若沒有充足的碳，地球內核就無法凝固，也無法維持保護地球的全球性磁場。

地球核心不僅是地球磁場動力起源，還影響板塊構造，其中內核是緻密、富含鐵的固體物質，會隨周圍熔融外核逐漸冷卻固化而持續增長，我們對內核許多基本屬性尚不清楚，比如核心實際上溫度多高？內核如何結晶、何時開始凍結成固態？

內核的形成並非僅核心達到凝固溫度那麼簡單，相反地，結晶化很大程度取決於其化學組成，熔融鐵就像雲中水滴一樣，必須先經歷過冷（冷卻至低於正常熔點）階段才會發生凝固，如果內核為純鐵，先前計算表明需 800～1,000℃ 過冷度才能凍結核心，但核心若冷到這種程度，內核又會明顯增長並導致地球磁場停止產生，由於未發生這種情況，因此科學家認為，核心冷卻最多只能比熔點低約 250℃。

我們無法深入地球核心，只能透過電腦模擬略知一二，最近英國牛津大學、里茲大學、倫敦大學學院團隊合作發表新研究，進一步解開地球內核凍結之謎，導致地球內核凍結的秘密關鍵成分——可能是碳。

模擬顯示，大量矽與硫反而會拖慢內核結晶速度，碳的存在才能降低結晶所需能障，促成內核形成，地核碳含量若占 3.8%，核心僅需 266℃ 過冷度就能開始結晶，表明碳在核心含量可能比以前認為還要豐富，且於凍結過程發揮至關重要作用，為地球深處動態提供新視角。

當然內核不可能僅由鐵和碳構成，研究表明，更可能還含一些氧與矽，共同影響內核與外核動力過程。未來更高精度實驗與深地探測將進一步揭開內核演化詳細圖，為理解行星動力學提供重要線索。

新論文發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

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（首圖來源：pixabay）