对于地核的性质，我们还有什么不是通过磁场或地震测量得到的吗?

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。

除了这两种测量方法之外，还有其他的测量方法对我们目前对地核的了解有所贡献吗?

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，但这些变化与地幔对流、水储存等有关，而不是与地核有关)。但总的来说，这些比“辛苦”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细胞及其级联版本与激光加热探针相结合，以获得行星核心条件下矿物和晶体相和转变的数据。

• 维基百科:金刚石砧槽

• 教学矿物学;局部资源金刚石砧细胞(DAC)

和一些随机链接的问题的结果:

• 地球物理学综述:高压实验与下地幔和地核物质相图

• 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

• 地球与行星科学从液态铁合金的高压密度测量得到地球核心的组成

• 地球物理研究快报:地核中的铁镍合金

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，比金刚石砧细胞高，但它们不能持续那么长时间

• 科学的进步:铁硅合金在超地球核心条件下的晶体结构和状态方程

Answer 2

除了这两种测量方法之外，还有其他的测量方法对我们目前对地核的了解有所贡献吗?

答案当然是肯定的。其他的答案已经暗示了实验室的实验，试图重新创造类似于地球内部的条件。

我会提供另外两个;还有更多。

一个是射电天文学。确定类星体的表面位置大大提高了地球方位的准确性。将此与现代通信技术相结合，就产生了甚长基线干涉测量法。两者的结合将地球方向的不确定性减少到一毫角秒以下。这让我们对地核的本质有了深入的了解。地球的钱德勒摆动不太像刚体。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察到。

另一个是精确的地球引力模型。这些也能让我们深入了解地核，包括地球的转动惯量、钱德勒摆动和自由地核章动。在地球之外，重力模型为研究月球、火星和木星的内部提供了关键的观测技术之一。科学家们知道月亮和火星有部分熔融的核心，这要归功于基于许多绕月球和火星轨道运行的卫星的精确轨道测定而发展出来的重力模型。科学家们知道木星有一个弥散核这要归功于朱诺号航天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，以获得翔实的论文:S. G. Brush(1980)。地核的发现。《美国物理杂志》，48页, 705 - 724，还有这些课堂笔记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有趣的其他工具:

1. 弄清楚地球质量(用牛顿定律)。人们发现地球的平均密度一定是美元5500美元公斤/米^ 3美元而地表岩石的密度只有大约美元2700美元公斤/米^ 3美元因此，地球内部的密度必须更高。假设压力本身不能导致密度的增加，高密度必须来自化学变化，如金属的存在，特别是由于地球的磁场。假设压强是地球内部可能是气态的，例如，普通空气比岩石更容易压缩，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. 地球密度呈放射状变化的第二个线索来自于地球的转动惯量(这是一个已知的量，基于天文测量，如地球的轴向进动)，这使得创建与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，你不能用它做太多的事情。但假设有一个铁核(已知密度，并负责地球磁场)覆盖在地幔(密度接近地球表面)上，就可以得到第一个径向剖面。

3. 可以建立模型来研究地球在外力作用下的刚度/变形，比如对海洋潮汐，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轮廓。直到20世纪60年代，在地震学成为一项牢固确立的技术之后，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)像钟一样响着，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轮廓，并且在发现固体内核等方面很重要。

4. 刚性(来自前一点，并在第一点中提到)可以使用(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，那么从太阳的谱线和陨石的化学组成计算出地球可能的整体化学成分(https://en.wikipedia.org/wiki/Chondritic_uniform_reservoir)。如果您还知道压力，密度和刚度信息，则可以对其进行相对明智的猜测候选材料那一定是存在的。也就是说，与a_donda的答案类似，人们仍然必须测试材料在这些奇怪的压力和温度下的真实行为，这主要是实验室工作，例如使用a金刚石砧槽．

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

但是，如果你想要关于地核“本质”的可靠答案，所有最直接的答案都直接来自地震学。这是约束的最好方法位置地球内部的(弹性)特性，比任何其他方法都要精确得多。作为次要的结果，我们可以利用这些测量来对地核的组成等做出化学假设，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同样来自实验室的物理答案:有人可能会认为，原始地球中最重的元素现在应该已经全部沉入地核了。但事实并非如此:例如，铀的密度是铁的2.5倍(19.1比7.9克/厘米)^3.)在地幔中的丰度约为4ppm，而在地核中的丰度为4ppm基本上是零吗．我们怎么知道的?我们可以做一些实验，看看铀在岩石材料中比在铁熔体中更容易溶解——事实证明，如果有选择的话，铀更愿意和岩石而不是铁联系在一起。