为什么地球的外核液态?

Question

地球的核心是固体,因为尽管这个地区的巨大的温度,也有巨大的压力,进而提高铁和镍的熔点值超过地球的核心温度。

现在我们从固体内核,温度下降,压力也减少。显然因为核心固体但外核是液体,我们必须得出温度和压力降低的下降必须低于16度的梯度/ GPa如下图所示(链接到源),因为在外地核的温度已经超过铁的熔点/镍,这是压力的函数。

换句话说,压力必须下降非常显著下降相比从核心温度随着半径的增加。

所以为什么压力下降速度相对于温度引起液体外核。一个好的答案将解释如何温度下降半径和压力下降与半径和如何将这些比较引起液体外核。

Answer 1

首先,你需要一个相图,更高的压力。内/外核边界的压力超过300 GPa。的问题只会使我们陷入地幔:

(链接到源)

一个典型的温度和压力的外层部分核心将是3750 k和135 gpa,在液体区域的相图。

更多的压力和温度数据深度的函数亚利桑那大学的来源。所有适当的信贷Marcus Origlieri。

Answer 2

压力梯度是由流体静力学平衡。在一个坚实的,这可能不完全正确,但蠕变将使它。让$ p $当地压力,g是当地的重力加速度和美元\ρ当地美元密度。想象一个小元素的体积与面积一美元\δh美元水平和高度。它的质量是\ρ\δh和美元是吸引向下通过武力g \ρ\δh这美元来平衡顶部和底部之间的压力差,所以美元\压裂{dp} {dh} = g \ρ美元。g可以确定美元(假设球面对称)通过计算的总质量较小的半径。

Answer 3

为了增加戴夫的回答,上面的相图给出高精度的假象。事实上,除了温度分布,我们甚至不完全确定有多少sub-solidus阶段。例如,看到Ahrens等:http://web.gps.caltech.edu/苏/ TJA_LindhurstLabWebsite ListPublications / Papers_pdf / Seismo_2069.pdf此外我正确地纠正,在以前的答案,当我断言,核心成分是Ni-Fe硫杂质。事实上,虽然我可能是正确的,有足够的余地S2,镍和其他重金属,H2,哦,和其他杂质的核心,在未知浓度,其中大部分可以创建一个固相线的共晶萧条——也就是说,将液固边界降温。

Answer 4

虽然内部和外核是由相同的材料,核心的熔点增加由于压力增加,核心是在固态和外部液体。