除了磁场或地震测量，我们对地核的性质还有什么了解吗?

Question

通过对地震数据的细致分析，以及详细的磁场图和随时间变化的趋势，我们对地核有了很多了解。

除了这两个，还有没有其他的测量有助于目前对地核的理解?

Answer 1

简短的回答:是的，我们的大部分知识不是来自地震和地磁，而是来自实验和测量，来自地球化学和物理学，材料科学和一般物理学的推论(除了已经提到的地球引力的测量，但变化与地幔对流，水储存等有关，而不是核心)。但总的来说，这些因素比“艰苦的”地震和地磁要重要得多。

一个复制压力/温度(p/t)条件的实验是金刚石砧单元及其级联版本结合激光加热探头，以获得有关矿物和晶体相的数据，以及在行星核心条件下的转变。

• 维基百科:钻石砧槽

• 教学矿物学;局部资源钻石砧单元(DAC)

还有一些关于此事结果的随机链接:

• 地球物理学综述:高压实验与下地幔与岩心物质相图

• 自然通讯:用于6毫巴以上高压研究的微球纳米金刚石砧的实现

• 地球与行星科学通讯:从液态铁合金的高压密度测量得出的地核成分

• 地球物理研究快报:铁镍合金在地核

激光脉冲是一种发展中的技术，可以达到非常高的p/t条件，比金刚石砧电池更高，但它们持续时间不长

• 科学的进步:超地核条件下Fe-Si合金的晶体结构和状态方程

Answer 2

除了这两个，还有没有其他的测量有助于目前对地核的理解?

答案当然是肯定的。其他答案已经暗示了实验室实验，试图重现类似于地球内部的条件。

我将提供另外两个;还有更多。

一个是射电天文学。确定类星体的视位置大大提高了地球方向的准确性。与现代通信技术相结合，可以实现超长基线干涉测量。两者的结合将地球方向的不确定性降低到远低于一毫弧秒。这让我们对地核的本质有了深入的了解(双关)。地球的钱德勒摆动不太像刚体的摆动。这是如何随时间变化的，可以让我们深入了解地核的本质。地球的自由核章动也可以从精确的地球方向参数中观测到。

另一个是精确的地球引力模型。这些也让我们对地核有了更深入的了解，包括地球的转动惯量、钱德勒摆动和自由地核的章动。在地球之外，引力模型为研究月球、火星和木星的内部提供了关键的观测技术之一。科学家们知道月亮而且火星有部分熔融的核心，这要归功于重力模型，该模型是根据许多绕月球和火星运行的卫星精确轨道确定的。科学家们知道木星的核心是弥散的这要归功于朱诺号探测器对木星轨道的精确测定。

Answer 3

我认为答案是否定的，因为“地震学(即研究地震波在地球内部传播的学科)以一种优越得多的方式告诉我们细节”。请参阅这篇文章以获得信息丰富的论文:布莱斯(1980)。地核的发现。美国物理学杂志，48, 705 - 724，以及这些课堂讲稿http://www.geo.uu.nl/~berg/geodynamics/lecturenotes.pdf在地球动力学。

你会在这些作品中发现其他有趣的工具:

1. 计算出地球质量(使用牛顿定律)。人们发现地球的平均密度必须是美元5500美元公斤/米^ 3美元，而表面岩石的密度只有大约美元2700美元公斤/米^ 3美元，所以地球内部的密度一定更高。假设仅靠压力不能导致密度的增加，高密度必须来自化学变化，例如金属的存在，特别是由于地球磁场。在压强的假设下是由于密度高，地球内部可能是气体，例如，普通空气比岩石更可压缩，所以地球内部可能是空气(正如美国本杰明·富兰克林提出的!)

2. 地球密度径向变化的第二条线索来自地球的转动惯量(这是一个已知的量，基于天文测量，如地球的轴向进动)，这使得创建密度和半径相关的模型成为可能。当然，由于这两个量都不为人所知，您不能用它做太多事情。但是假设一个铁核(密度已知，负责地球磁场)覆盖在一个地幔(密度接近地球表面)上，第一个径向剖面就可以绘制出来。

3. 可以建立与地球在力作用下的刚性/变形有关的模型，例如对海洋潮汐，地球的潮汐和钱德勒摆动．这些甚至可以用来构造一些近似弹性性质的径向剖面。直到20世纪60年代，在地震学成为一门牢固的技术之后，人们才发现了更多的非地震证据地球的本征振动/自由振荡地球(作为一个整体)像钟一样响，这是一个非常有用的独立工具，可以验证地球弹性特性的分层分布，并且在发现固体内核等方面非常重要。

4. 刚性(从前一点，并在第一点中提到)可以通过(热力学)与密度联系起来状态方程．因此，找出密度/压力/刚度之间的适当关系是非常重要的。

5. 同样地，假设地球是和太阳系的其他部分一起形成的，这是可能的太阳的光谱线和陨石的化学组成来计算出地球可能的主要化学成分(https://en.wikipedia.org/wiki/Chondritic_uniform_reservoir)．如果你另外知道压力、密度和刚度的信息，你可以对候选材料那一定是存在的。也就是说，类似于a_donda的答案，人们仍然必须测试材料在这些奇怪的压力和温度体系下的真实表现，这主要是实验室工作，例如，a钻石砧槽．

6. 同样地，这些实验室实验可以告诉我们，对于给定的压力在给定的材料上，期望的温度可以是多少。

但如果你想要关于地核“本质”的确切答案，所有最直接的答案都直接来自地震学。这是约束的最佳方法位置这种方法的精度比其他任何方法都要高得多。作为次要后果，我们可以使用这些测量来对核心的构成等做出化学假设，但这些假设完全基于地震数据是正确的....所以它们不是一种“独立”的测量/模型!

Answer 4

对另一个问题的评论已经暗示了一些来自实验室的物理答案:人们可能会认为，原始地球中最重的元素现在应该都沉入了内核。但事实并非如此:例如，铀的密度是铁的2.5倍(19.1 g/cm vs 7.9 g/cm)^3.)在地幔中含量约为4ppm，而在地核中含量为4ppm基本上是零．我们是怎么知道的?我们可以做实验，看看铀在岩石材料和铁熔体中溶解的难易程度——结果是，如果可以选择的话，铀更喜欢和岩石而不是铁结合在一起。