지구 내핵

Earth's inner core
지구의 내부 구조
지구 내부 구조의 개략도입니다.
  1. 하갑

지구의 내부 핵지구 행성의 가장 안쪽 지질층입니다. 주로 지구 반지름의 약 20%, 반지름의 70%에 해당하는 약 1,220 km(760 mi)의 단단한 공이다.[1][2]

지구 맨틀의 경우와 같이 직접 측정할 수 있는 지구 중심부의 샘플은 없습니다.[3] 지구의 핵에 대한 정보는 대부분 지진파 지구 자기장의 분석에서 나옵니다.[4] 내부 코어는 철-니켈 합금과 다른 원소로 구성된 것으로 추정됩니다. 내핵 표면의 온도는 태양 표면의 온도와 비슷한 약 5,700 K (5,430 °C; 9,800 °F)로 추정됩니다.[5]

과학사

1936년 덴마크 지진학자 잉게 레만(Inge Lehmann)에 의해 지구는 녹은 외핵과 구별되는 단단한 내부 핵을 가지고 있는 것으로 밝혀졌으며,[6][7] 그는 뉴질랜드에서 발생한 지진으로부터 지진 기록을 연구하여 지구의 존재를 추론했습니다. 그녀는 지진파가 내부 핵의 경계에서 반사되어 지구 표면의 민감한 지진계에 의해 감지될 수 있다는 것을 관찰했습니다. 그녀는 내부 중심핵의 반경이 현재 인정되는 1,221 km (759 mi)에서 멀지 않다고 추론했습니다.[8][9][10] 1938년, 베노 구텐베르크찰스 리히터는 좀 더 광범위한 데이터를 분석하여 외핵의 두께를 1,950 km (1,210 mi)로 추정했고, 외핵의 두께는 가파르지만 연속적인 300 km (190 mi)의 내핵으로의 전이를 의미하며, 이는 내핵의 반경이 1,230 km ~ 1,530 km (760 mi ~ 950 mi)임을 의미합니다.[11]: p.372

몇 년 후인 1940년, 이 속핵이 단단한 철로 만들어졌다는 가설이 세워졌습니다. 1952년 프란시스 버치는 이용 가능한 데이터에 대한 상세한 분석을 발표했고 내부 핵은 아마도 결정질 철일 것이라고 결론지었습니다.[12]

내부 코어와 외부 코어 사이의 경계를 "Lehmann 불연속성"이라고 부르기도 하지만,[13] 그 이름은 보통다른 불연속성을 가리킵니다. Keith Edward Bullen의 이름을 따서 "Bullen" 또는 "Lemann-Bullen 불연속"이라는 이름이 제안되었지만,[14] 그 사용은 드문 것으로 보입니다. 내부 코어의 강성은 1971년에 확인되었습니다.[15]

Adam DziewonskiJames Freeman Gilbert는 큰 지진에 의해 발생한 지구의 정상적인 진동 모드의 측정이 액체 외핵과 일치한다는 것을 발견했습니다.[16] 2005년에는 내부 코어를 통과하는 전단파가 감지되었으며, 이러한 주장은 처음에는 논란이 되었지만 현재는 받아들여지고 있습니다.[17]

자료출처

지진파

과학자들이 내부 핵의 물리적 특성에 대해 가지고 있는 거의 모든 직접적인 측정은 그 핵을 통과하는 지진파입니다. 깊은 지진은 지구 표면 아래 30km 이상(맨틀이 상대적으로 더 균질한 곳)에서 가장 많은 정보를 제공하는 파동을 발생시키며, 표면에 도달할 때 전 세계적으로 지진계에 의해 기록됩니다.[citation needed]

지진파에는 "P"(1차 또는 압력)파, 고체 또는 액체 물질을 통과하여 이동할 수 있는 압축파, 단단한 탄성 고체를 통해서만 전파될 수 있는 "S"(2차 또는 전단) 전단파가 포함됩니다. 두 파동은 서로 다른 속도를 가지며 같은 물질을 통과할 때 서로 다른 속도로 감쇠됩니다.

특히 관심을 끄는 것은 표면 근처에서 시작하여 맨틀-코어 경계를 넘어 코어(K)를 통과하여 내부 코어 경계(i)에서 반사되어 액체 코어(K)를 다시 건너 다시 맨틀로 교차하여 표면에서 압력파(P)로 감지되는 소위 "PKiKP" 파동입니다. 또한 "PKIKP" 파동은 표면(i)에서 반사되는 대신 내부 코어(I)를 통해 이동합니다. 이러한 신호는 소스에서 디텍터로의 경로가 직선에 가까울 때(즉, 수신기가 반사된 PKiKP 파형의 소스 바로 위에 있을 때), 전송된 PKIKP 파형의 경우 해당 경로에 대한 역방향일 때 더 쉽게 해석할 수 있습니다.[18]

S파가 내부 코어에 도달하거나 이탈할 수 없는 반면, P파는 내부 코어와 외부 코어의 경계에 비스듬히 부딪히므로 S파로 변환될 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 'PKJKP' 파동은 PKIKP 파동과 유사하지만 내부 코어로 들어가면 S파로 변환되고, 내부 코어로 들어가면 S파(J)로 이동하고, 내부 코어로 나가면 다시 P파로 변환됩니다. 이 현상 덕분에 내부 코어는 S파를 전파할 수 있으며, 따라서 고체여야 한다고 알려져 있습니다.

기타출처

내부 코어에 대한 다른 정보 소스는 다음을 포함합니다.

  • 지구의 자기장. 주로 외부 코어의 유체와 전류에 의해 생성되는 것처럼 보이지만 이러한 전류는 고체 내부 코어의 존재와 외부로 흘러나오는 열에 의해 강력한 영향을 받습니다. (철로 만들어졌지만 코어는 퀴리 온도 이상이기 때문에 강자성이 아닙니다.)[citation needed]
  • 지구의 질량, 중력장, 각관성. 이것들은 모두 내부 층의 밀도와 치수에 영향을 받습니다.[19]
  • 큰 지진이 행성을 처럼 "울릴" 때 지구 전체의 자연 진동 주파수와 모드. 또한 이러한 진동은 내부 층의 밀도, 크기 및 모양에 크게 의존합니다.[20]

물성

지진파 속도

중심부에서 S파의 속도는 중심부에서 약 3.7 km/s에서 표면에서 약 3.5 km/s까지 매끄럽게 변화합니다. 이는 하부 지각에서의 S파 속도(약 4.5 km/s)보다 상당히 낮고, 외부 중심부 바로 위의 깊은 맨틀에서의 속도(약 7.3 km/s)의 절반에도 못 미치는 속도입니다.[5]: fig.2

중심부의 P파의 속도도 중심부에서 약 11.4 km/s에서 표면에서 약 11.1 km/s로 부드럽게 변합니다. 그러면 내부-외부 코어 경계에서 속도가 갑자기 약 10.4km/s로 떨어집니다.[5]: fig.2

크기와 모양

지진 자료를 기준으로 볼 때, 내핵은 지구 반지름의 약 19%, 달 반지름의 약 70%에 [5]해당하는 반경 약 1221km(직경 2442km)로 추정됩니다.

그것의 부피는 약 76억 입방 킬로미터 (7.6 × 10183 m)이며, 그것은 약 지구 전체 부피의 1 146 (0.69%).

그것의 모양은 지구의 표면처럼 타원형의 회전 타원체에 가깝고 더 구형에 불과하다고 여겨집니다. 평탄화 f는 1400에서 1 ⁄416 사이로 추정되며, 이는 지구 축을 따른 반지름이 적도의 반지름보다 약 3km 더 짧다는 것을 의미합니다. 이에 비해 지구 전체의 평탄화는 1 ⁄300에 가깝고, 극반경은 적도보다 21km 짧습니다.

압력과 중력

지구 내부 코어의 압력은 외부 코어와 내부 코어의 경계에 있는 압력보다 약간 높습니다. 약 330~360 기가파스칼(3,300,000~3,600,000 atm)입니다.[5][21][22]

내핵 표면의 중력 가속도는 4.3m/s로2 계산할 수 있으며,[23] 이는 지구 표면의 값(9.8m/s2)의 절반에도 못 미칩니다.

밀도와 질량

내부 코어의 밀도는 중심부 약 13.0 kg/L (= g/cm = t/m)에서 표면부 약 12.8 kg/L까지 매끄럽게 변화하는 것으로 판단됩니다. 다른 물질 특성에서 발생하므로 밀도가 해당 표면에서 갑자기 떨어집니다. 내부 코어 바로 위에 있는 액체는 밀도가 약 12.1 kg/L로 상당히 낮은 것으로 추정됩니다.[5] 비교하자면, 지구 상층부 100 km 의 평균 밀도는 약 3.4 kg/L 입니다.

이 밀도는 내핵의 경우 약 10 kg의 질량을 의미하며, 이는 지구 전체 질량의 1 ⁄60 (1.7%)에 해당합니다.

온도

내부 코어의 온도는 내부 코어의 경계에서 철이 받는 압력(약 330 GPa)에서 불순물 철의 용융 온도로부터 추정할 수 있습니다. 이러한 고려 사항으로 볼 때, 2002년 D. 알페 등은 기온을 5,400 K (5,100 °C, 9,300 °F)에서 5,700 K (5,400 °C, 9,800 °F)로 추정했습니다.[5] 그러나 2013년 S. Anzellini 등은 실험적으로 철의 녹는점인 6,230 ± 500 K (5,957 ± 500 °C, 10,754 ± 900 °F)보다 훨씬 높은 온도를 얻었습니다.[24]

철이 이렇게 높은 온도에서 고체가 될 수 있는 이유는 철의 용융 온도가 그 정도의 압력에서 극적으로 증가하기 때문입니다(클라우지우스-클라페이롱 관계 참조).[25][26]

자기장

2010년, 브루스 버핏(Bruce Buffett)은 액체 바깥쪽 코어의 평균 자기장이 표면의 최대 세기의 약 40배인 약 2.5 밀리리터슬라스(25 가우스)라고 결정했습니다. 그는 달과 태양이 표면의 바다에서와 마찬가지로 액체 외핵에 조수를 일으킨다는 알려진 사실에서 출발했습니다. 는 액체의 운동이 국부 자기장을 통해 전류를 만들고, 이 전류는 옴의 법칙에 따라 열과 같이 에너지를 방출한다는 것을 관찰했습니다. 이 소산은 차례로 조수의 움직임을 약화시키고 이전에 감지된 지구의 영양 상태의 이상 현상을 설명합니다. 후자의 효과의 크기로부터 그는 자기장을 계산할 수 있었습니다.[27] 내부 코어 내부의 필드는 아마도 비슷한 강도를 가지고 있을 것입니다. 간접적이기는 하지만, 이 측정은 지구의 진화나 중심핵의 구성에 대한 어떤 가정에도 크게 의존하지 않습니다.

점성

지진파는 마치 고체인 것처럼 코어를 통해 전파되지만 측정 결과는 고체 물질과 극도로 점성이 있는 물질을 구별할 수 없습니다. 따라서 일부 과학자들은 (맨틀에 존재하는 것으로 믿어지는) 내부 중심핵에 느린 대류가 있을지도 모른다고 생각했습니다. 그것은 지진 연구에서 감지된 이방성에 대한 설명이 될 수 있습니다. 2009년에 B. 버핏은 내부 코어의 점도를 물의 점도의 600배, 피치의 10억배가 넘는 [28]10Pa18·s로 추정했습니다.

구성.

내부 코어의 구성에 대한 직접적인 증거는 아직 없습니다. 그러나 태양계의 다양한 화학 원소들의 상대적인 보급, 행성 형성 이론, 그리고 지구의 나머지 부피의 화학적 성질에 의해 부과되거나 내포된 제약들에 근거하여, 내부 핵은 주로 철-니켈 합금으로 구성되어 있다고 여겨집니다.

노심의 알려진 압력과 추정된 온도에서 순수한 철은 고체일 수 있지만 그 밀도는 노심의 알려진 밀도를 약 3% 초과할 것으로 예측됩니다. 그 결과는 니켈이 존재할 가능성 외에 규소, 산소 또는 과 같은 더 가벼운 원소가 중심부에 존재한다는 것을 의미합니다.[29] 최근의 추정치(2007)에 따르면 니켈은 10%, 라이터는 2~3%까지 사용할 수 있습니다.[5]

D의 계산에 의하면. Alfè 등은 액체 외부 코어에 산소가 8~13% 포함되어 있지만 철이 결정화되어 내부 코어를 형성하기 때문에 산소는 대부분 액체에 남게 됩니다.[5]

실험실 실험과 지진파 속도 분석은 내부 코어가 구체적으로 ε-철로 구성되어 있음을 나타내는 것으로 보이며, 이는 육각형의 근접 포장(HCP) 구조를 가진 금속의 결정형입니다. 그 구조는 여전히 소량의 니켈 및 기타 원소를 포함할 수 있습니다.[18][30]

구조.

많은 과학자들은 처음에 내부 핵이 균질한 것으로 밝혀질 것으로 예상했는데, 왜냐하면 같은 과정이 전체 형성 동안 균일하게 진행되었어야 했기 때문입니다. 심지어 지구의 내부 핵은 철의 단결정일 수도 있다는 주장도 제기되었습니다.[31]

축 정렬 이방성

1983년, G. Poupinet 등은 PKIKP파(내부 중심부를 통과하는 P파)의 이동 시간이 적도면의 직선 경로보다 남북 직선 경로에서 약 2초 짧다는 것을 관찰했습니다.[32] 극지방(지구 전체의 경우 약 0.33%, 내부 중심부의 경우 약 0.25%)에서의 지구의 평탄화와 지각 및 상부 맨틀 이질성을 고려하더라도, 이 차이는 (광범위한 파장의) P파가 그에 수직인 방향을 따라 남북 방향으로 약 1% 더 빠르게 내부 코어를 통과한다는 것을 의미합니다.[33]

이 P파 속도 이방성은 더 많은 지진 데이터와[18] 지구 전체의 자유 진동에 대한 연구를 포함한 이후의 연구에 의해 확인되었습니다.[20] 일부 저자는 최대 4.8%의 차이로 더 높은 값을 주장했지만, 2017년 다니엘 프로스트와 바바라 로마노비치는 값이 0.5%에서 [34]1.5% 사이임을 확인했습니다.

비축이방성

일부 저자는 적어도 내부 코어의 일부 영역에서 N-S 축에 대해 비스듬하거나 수직인 방향으로 P파 속도가 더 빠르다고 주장했습니다.[35] 그러나 프로스트와 로마노비치는 이러한 주장에 대해 논쟁을 벌였고, 대신 최고 속도의 방향이 지구의 자전축에 결정할 수 있는 만큼 가깝다고 주장했습니다.[36]

이방성의 원인

실험실 데이터와 이론적 계산에 따르면 ε-철의 HCP 결정에서 압력파의 전파는 하나의 "빠른" 축과 두 개의 동일한 "느린" 축으로 강한 이방성을 가지고 있습니다. 코어의 결정이 남북 방향으로 정렬되는 것을 선호하는 것은 관측된 지진 이상을 설명할 수 있습니다.[18]

이러한 부분 정렬을 유발할 수 있는 한 가지 현상은 내부 코어 내부에서 적도에서 극으로 또는 그 반대로 느린 흐름("creep")입니다. 그 흐름은 결정이 흐름의 방향에 따라 부분적으로 방향을 바꾸게 할 것입니다. 1996년에 S. Yoshida와 다른 사람들은 이러한 흐름이 극지방 위도에서보다 적도에서 더 높은 결빙률에 의해 발생할 수 있다고 제안했습니다. 그러면 적도에서 극까지의 흐름이 내부 코어에 설정되어 표면의 등정적 평형을 복원하는 경향이 있습니다.[37][30]

다른 사람들은 내부 코어 내부에서 느린 열 대류로 인해 필요한 흐름이 발생할 수 있다고 제안했습니다. T. 유쿠타케는 1998년에 그러한 대류 운동은 있을 것 같지 않다고 주장했습니다.[38] 그런데 B. 2009년에 버핏은 내부 핵의 점도를 추정했고 특히 핵이 더 작을 때 그러한 대류가 일어날 수 있다는 것을 발견했습니다.[28]

반면 1997년 M. Bergman은 이 이방성이 철 결정이 냉각 열 흐름의 방향과 정렬될 때 더 빨리 증가하는 경향이 관찰되었기 때문이라고 제안했습니다. 따라서 그는 내부 코어에서 나오는 열 흐름이 반경 방향으로 치우칠 것을 제안했습니다.[39]

1998년 S. Karato는 자기장의 변화가 시간이 지남에 따라 내부 코어를 천천히 변형시킬 수 있다고 제안했습니다.[40]

다층

2002년에 M. Ishii와 A. Dziewo ń스키는 단단한 내부 핵이 주변의 껍질과는 다소 다른 특성을 가진 "가장 안쪽의 핵"(IMIC)을 가지고 있다는 증거를 제시했습니다. IMIC의 차이점과 반경의 성격은 2019년 현재 여전히 해결되지 않았으며 후자에 대한 제안은 300km에서 750km에 달합니다.[41][42][43][36]

A. 왕과 X. 송 교수는 2018년에 반경 약 500km의 "내부 코어"(IIC), 약 600km 두께의 "외부 내부 코어"(OIC) 층, 100km 두께의 등방성 껍질을 갖는 3층 모델을 제안했습니다. 이 모델에서 "더 빠른 P파" 방향은 OIC에서는 지구의 축과 평행하지만 IIC에서는 그 축과 수직입니다.[35] 그러나 내부 코어에 급격한 불연속성이 있을 필요는 없으며 깊이가 있는 속성의 점진적인 변경만 있을 뿐이라는 주장으로 인해 결론이 논란이 되었습니다.[36]

2023년, 한 연구는 "이방성적으로 구별되는 가장 안쪽 코어(두께 650km)"와 약한 이방성 외부 껍질로의 전이에 대한 새로운 증거를 보고했는데, 이는 과거의 중요한 세계적 사건의 화석화된 기록일 수 있습니다." 그들은 IIC 원자의 원자가 외부 층과 약간 다르게 [포장]되어 있으며, 지진파가 주변 코어를 통과하는 속도와 다른 속도로 IIC를 통과할 수 있다고 제안합니다(지구 회전축에서 ~50°로 ~4% 느린 P파 속도).[44][clarification needed]

횡변형

1997년, S. Tanaka와 H. Hamaguchi는 지진 데이터를 근거로, N-S 방향을 가진 내핵 물질의 이방성이 내핵의 "동쪽" 반구(경도 약 110°E, 보르네오 아래)에서 "서쪽" 반구(경도 약 70°W, 콜롬비아 아래)보다 더 뚜렷하다고 주장했습니다.[45]: fg.9

Albusère 등은 이러한 비대칭성이 동반구에서 녹고 서구에서 재결정화되기 때문일 수 있다고 제안했습니다.[46] C. 핀레이는 이 과정이 지구 자기장의 비대칭성을 설명할 수 있다고 추측했습니다.[47]

그러나 2017년 프로스트와 로마노비치는 데이터가 약한 이방성만을 보여줄 뿐이며 N-S 방향의 속도는 적도 방향보다 0.5%에서 1.5% 빠르며 E-W 변동의 명확한 징후는 없다고 주장하며 초기 추론에 이의를 제기했습니다.[34]

기타구조

다른 연구자들은 내부 코어 표면의 특성이 1km 정도의 작은 거리에 걸쳐 장소마다 다르다고 주장합니다. 내부 코어 경계를 따른 측면 온도 변화는 매우 작은 것으로 알려져 있기 때문에 이러한 변화는 놀라운 것입니다(이 결론은 자기장 관측에 의해 자신 있게 제한됩니다).[citation needed]

성장

지구의 내핵과 외핵 운동과 그것이 만들어내는 자기장에 대한 개략도입니다.

지구 내부의 점진적인 냉각(약 10억 년당 섭씨 100도)으로 인해 내부 코어와의 경계에 있는 액체 외부 코어가 냉각되고 굳어지면서 지구 내부 코어는 서서히 성장하고 있는 것으로 생각됩니다.[48]

Alfé 등의 계산에 따르면 철이 내부 코어 위에서 결정화됨에 따라 바로 위의 액체는 산소가 풍부해지고 따라서 외부 코어의 나머지보다 밀도가 낮아집니다. 이 과정은 바깥쪽 중심부에 대류 전류를 만들고, 이는 지구 자기장을 만드는 전류의 주요 동인으로 여겨집니다.[5]

내부 코어의 존재는 외부 코어 내 액체의 동적 운동에도 영향을 미치므로 자기장을 고정하는 데 도움이 될 수 있습니다.[citation needed]

역학

내부 핵은 지구의 고체 맨틀과 견고하게 연결되어 있지 않기 때문에 지구의 나머지 부분보다 약간 더 빨리 또는 느리게 회전할 가능성이 오랫동안 제기되어 왔습니다.[49][50] 1990년대에 지진학자들은 지진파가 어떤 방향으로 파동을 더 빨리 전달한다는 앞서 언급한 특성을 이용하여 수십 년에 걸쳐 내심을 통과하는 지진파의 특성 변화를 관찰함으로써 이러한 종류의 초회전을 감지한다는 다양한 주장을 했습니다. 1996년에 X. Song 그리고 P. 리차드(Richards)는 맨틀에 대한 내부 코어의 이러한 "초회전"을 1년에 약 1도 정도로 추정했습니다.[51][52] 2005년에 그들과 J. Zhang은 "지진 이중선"의 기록을 비교했고 (같은 지진 관측소가 지구 반대편의 같은 위치에서 몇 년 간격으로 발생하는 지진의 기록), 그 추정치를 매년 0.3~0.5도로 수정했습니다.[53] 2023년에는 2009년경에 중심핵의 스핀이 행성의 표면보다 더 빠르게 회전하는 것이 멈췄고 현재는 그것보다 더 느리게 회전하고 있는 것으로 보고되었습니다. 이것은 큰 영향을 미치지 않을 것으로 생각되며 진동의 한 주기는 약 70년으로 생각되며, 다른 지구물리학적 주기, 특히 낮의 길이와 자기장과 일치합니다.[54][55]

1999년, M. Greff-Lefftz와 H. Legros는 해조담당하는 태양과 달의 중력장 또한 지구에 토크를 가하여 지구의 회전축과 회전 속도의 느려짐에 영향을 미친다고 지적했습니다. 이러한 토크는 주로 지각과 맨틀에 의해 느껴지므로 회전축과 속도는 외부 코어의 유체의 전체적인 회전 및 내부 코어의 회전과 다를 수 있습니다. 내부 코어의 전류와 자기장 때문에 역학이 복잡합니다. 그들은 내부 코어의 축이 1일의 주기로 약간 흔들린다는 것을 발견했습니다. 지구의 진화에 대한 몇 가지 가정을 통해, 그들은 외핵의 유체 운동이 과거 몇 차례(3.0년, 1.8년, 0.3억년 전)에 조석력과 공명에 들어갔을 것이라고 결론지었습니다. 각각 2억-3억 년 동안 지속된 그 시대 동안, 더 강한 유체 운동에 의해 발생된 여분의 열은 내부 핵의 성장을 멈췄을 수 있습니다.[56]

나이

중심핵의 나이에 관한 이론들은 지구 전체의 역사에 관한 이론들의 일부입니다. 이것은 오랫동안 논의되어 온 주제이며 현재도 여전히 논의 중입니다. 지구의 단단한 내부 핵은 지구가 식으면서 처음에는 완전히 액체 상태의 핵으로 형성되었다고 널리 알려져 있습니다. 그러나 이 과정이 시작된 시점에 대해서는 아직 확실한 증거가 없습니다.[4]

10억 년 후의 나이 추정치
여러 가지 연구와 방법
T = 열역학 모델링
P = 팔자율 분석
(R)= 방사성 원소 포함
(N)= 그것들 없이
날짜. 작가들 나이 방법
2001 Labrosse et al.[57] 1±0.5 T(N)
2003 라브로스[58] ~2 T(R)
2011 Smirnov et al.[59] 2–3.5 P
2014 드리스콜 베르코비치[60] 0.65 T
2015 라브로스[61] < 0.7 T
2015 Biggin et al.[62] 1–1.5 P
2016 오타 외.[63] < 0.7 T
2016 Konópková et al.[64] < 4.2 T
2019 Bono et al.[65] 0.5 P

내핵의 나이를 추론하기 위해 두 가지 주요 접근법이 사용되었습니다: 지구의 냉각에 대한 열역학적 모델링과 고생물학적 증거 분석. 이러한 방법으로 산출된 추정치는 0.5억 년에서 20억 년에 이르는 큰 범위에서 여전히 다양합니다.

열역학적 증거

S.T.에 의하면 지구 내부의 열 흐름. 염색하고[66] R. 아레발로.[67]

내부 코어의 나이를 추정하는 방법 중 하나는 코어-맨틀 경계(CMB)의 열 유속에 대한 최소값으로 제한된 지구의 냉각을 모델링하는 것입니다. 이 추정치는 지구의 자기장이 주로 중심핵의 액체 부분에 있는 대류류에 의해 유발된다는 지배적인 이론과 그러한 전류를 유지하기 위해 최소한의 열 유속이 필요하다는 사실에 근거하고 있습니다. 현재 CMB에서의 열유속은 지구 표면에서의 측정된 열유속과 측정된 맨틀 대류 속도와 관련이 있기 때문에 안정적으로 추정할 수 있습니다.[68][57]

2001년, S. Labrosse 등은 노심에 방사성 원소가 없다고 가정하고 노심의 나이를 1±0.5억 년으로 추정했는데, 이는 지구와 액체 노심의 나이(약 45억 년)[57]에 비해 상당히 적은 수치입니다. 2003년, 같은 그룹은 다음과 같은 결론을 내렸습니다. 중심핵에 적당한 양의 방사성 원소가 포함되어 있다면, 중심핵의 나이는 몇 억 년 전일 수도 있습니다.[58]

2012년 M. Pozzo 등의 이론적 계산에 따르면 철과 다른 가상의 핵심 물질이 예상되는 고압과 온도에서 전기 전도도가 이전 연구에서 가정한 것보다 2~3배 더 높았습니다.[69] 이러한 예측은 2013년 Gomi 등의 측정으로 확인되었습니다.[70] 전기 전도도의 값이 높을수록전도도의 추정치가 90 W/m·K로 증가했고, 이는 결과적으로 7억 년 미만으로 추정치를 낮췄습니다.[61][63]

그러나 2016년 Konópková 등은 내부 코어 조건에서 고체 철의 열전도도를 직접 측정하여 훨씬 낮은 값인 18–44 W/m·K를 얻었습니다. 그 값들로, 그들은 42억년의 내핵의 나이 상한을 얻었는데, 이는 고생물학적 증거와 양립할 수 있습니다.[64]

2014년, Driscoll과 Bercovici는 중심핵에서
K의 붕괴에 의한 3TW의 복사열을 발생시킴으로써 소위 맨틀 열 파국새로운 중심부 역설을 피한 지구의 열 역사를 발표했습니다.
코어에 K가 많이 존재하는 것은 실험적 분할 연구에 의해 뒷받침되지 않기 때문에 그러한 열 이력은 여전히 논쟁의 여지가 높습니다.[60]

고자기증거

지구의 나이를 추정하는 또 다른 방법은 다양한 시기에 형성된 암석에 갇힌 지구의 역사 동안 자기장의 변화를 분석하는 것입니다("고전자기 기록"). 고체 내부 코어의 존재 여부에 따라 코어 내에서 다른 동적 과정이 발생하여 자기장에 현저한 변화가 발생할 수 있습니다.[71]

2011년, 스미르노프(Smirnov)와 다른 사람들은 네오아르키아(28억~25억년 전)와 원생대(25억~05억 4100만년 전)에서 형성된 거대한 암석 표본의 고생물성을 분석한 논문을 발표했습니다. 그들은 지자기장이 네오아르키아 시대의 지자기장보다 자기 쌍극자의 지자기장에 더 가깝다는 것을 발견했습니다. 그들은 이러한 변화를 그 시대 동안 다이너모 효과가 중심핵에 더 깊이 자리잡았다는 증거로 해석한 반면, 이후에는 중심핵-맨틀 경계에 가까운 전류가 중요하게 증가했습니다. 그들은 또한 이러한 변화가 35억년에서 20억년 전 사이에 단단한 내부 핵이 성장했기 때문일 수 있다고 추측합니다.[59]

2015년, Biggin과 다른 사람들은 광범위하고 신중하게 선별된 선캄브리아기 샘플의 분석을 발표했고, 약 10억년에서 15억년 전 지구의 자기장 강도와 변화가 현저하게 증가하는 것을 관찰했습니다. 이러한 변화는 이전에는 충분한 강력한 측정값이 부족했기 때문에 주목할 수 없었습니다. 그들은 이러한 변화가 지구의 단단한 내부 핵의 탄생 때문일 수 있다고 추측했습니다. 그들의 나이 추정치에서 그들은 지구의 열 진화에 대한 더 간단한 모델을 허용하는 외핵의 열 전도도에 대해 다소 적당한 값을 도출했습니다.[62]

2016년 P. Driscoll은 수치 진화 다이너모 모델을 발표하여 0.0-2.0 Ga 이상의 고생물계 진화를 상세하게 예측했습니다. 진화하는 다이너모 모델은 Driscoll과 Bercovici(2014)의 열 이력 솔루션에 의해 생성된 시간 가변 경계 조건에 의해 구동되었습니다. 진화하는 다이너모 모델은 1.7Ga 이전의 다극성 강장 다이너모, 1.0-1.7Ga의 강장 다이너모, 0.6-1.0Ga의 약장 다이너모, 0.0-0Ga의 내부 코어 핵 생성 후의 강장 다이너모를 예측했습니다.[72]

2019년 Bono 등이 발표한 Ediaaran 시대(약 5억 6500만 년 전 형성)의 암석 샘플을 분석한 결과, Driscoll(2016)의 예측을 뒷받침하는 비정상적으로 낮은 강도와 지자기장에 대한 두 가지 뚜렷한 방향이 나타났습니다. 시기에 자기장이 역전되는 빈도가 높다는 다른 증거를 고려할 때, 그들은 그 이상 현상들이 내부 핵의 형성이 시작되었기 때문일 수 있다고 추측합니다. 그러면 0.5억 년이 될 것입니다.[65] A 뉴스 앤 뷰 바이 P. Driscoll은 Bono 결과에 따른 필드의 상태를 요약합니다.[73] 캄브리아기의 새로운 고자기 데이터는 이 가설을 뒷받침하는 것으로 보입니다.[74][75]

참고 항목

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