地球的核心究竟是什么？
地球内部是由 3 个不同圈层构成的，那么构成地球核心的物质 究竟是什么呢？人们在这个关系到地球内部构造问题的认识中，又经历 了不断纠正谬误，以达到认识深化的过程。 第一回合 早在人们用地震波研究地球内部之前，韦彻特根据地球 平均密度为 5.25 克／立方厘米，而地表岩石的密度只有 2.4～2.7 克／ 立方厘米的状况，推算出地球内部有一个半径达到 5000 公里左右、密度 很大的金属地核。 但是在 20 世纪初期，古登堡在奥尔德姆工作的基础上，运用地震波 对地球内部进行了更为详细的研究，进一步证实：在地球深处 2900 公里 处，地震波中的纵波的传播速度急剧下降，横波则突然消失。于是他确 认这就是地幔和地核分界，后来这个界面就被人们称为古登堡不连续面。 古登堡面的发现，否定了韦彻特认为地核半径达到 5000 公里的猜测，可 是韦彻特的金属地核的设想却给了人们有益的启示。 第二回合 本世纪 20 年代，挪威化学家戈尔德施米特在陨石分类 的启发下，通过对冶金过程的观察，发现熔炼矿石时，随着温度的升高， 矿石被熔化时会产生物质的分异。重的金属向下层迁移，轻的炉渣（硅 酸盐物质）向上层迁移，两层之间是中间产物——冰铜，由此提出了铁 镍地核说。 可是随着现代高压条件下物质相变的研究，使人们认识到，地球内 部各圈层的物理性质差异，并不需要完全依赖于化学组成的变化，也可 以是地球内部的温度、压力达到某个值时所引起的组成物质的普通相变 的结果，这样铁镍说引起了人们的怀疑。 第三回合 本世纪 30 年代中期，威格纳以理论计算推测出在超高 压条件下，气体氢有可能被压成具有金属性质的“金属氢”以后，就使 人们猜想，在具有极大压力的地核里，也可能存在着金属态的氢。由此， 库恩和里特曼提出了金属氢地核说。 但是金属氢地核说不像铁镍地核说那样，可以引证宇宙中的陨石作 为依据，而是完全依赖于理论上的推测。
再则，有些人还认为地核边界 的压力似乎还没有大到足以引起金属氢的形成。此外，与地震波所反映 的地核密度相比实在太悬殊。正是由于这样的一些原因，金属氢地核说 没有得到很多追随者。 第四回合 为了摆脱金属氢地核说的困难，有些相信氢在地球形成 过程中曾起过重要作用的学者，便在原假说的基础上提出了金属氢化物 地核说。 他们指出，不仅在理论上可以设想聚集为地球时有大量氢加入，而 且客观上也可以观察到这种情况。例如，在火山爆发时，喷出的大量气 体中就有许多氢；在冰岛，人们观察到氢气连续地从好几处地方的深部 涌出；在地震前后，人们也发现一些活动断层有氢气的逸出。这些客观 的证据使他们相信，地球内部仍含有大量的氢。 第五回合 现代的实验技术还无法获得稳定的、相当于地球内核那 样的高温高压，但利用炸药爆炸所产生的冲击波，却可获得瞬时的几百 万个大气压的物理状态，从而可求出密度与压力之间的变化关系。这关 系表明，根据铁镍地核说算得的结果与实验结果比较吻合；根据金属氢 地核说、金属氢化物地核说算得的结果与实验结果相差甚远。 默舍和霍尔这两位科学家，根据流行的球陨石是原始太阳星云直接 冷凝产物的假说，发现硫在地壳和地幔中的丰度比球陨石中的丰度要低 几个数量级。这使他们认为，硫在地壳和地幔中的减少，很可能与它们 渗入地核、参与地核的组成有关。鉴此，提出了铁硫地核说。 可是，一些研究者认为，硫在地壳和地幔中的减少，不一定要用它 渗入地核来解释，而可能是星云物质在凝集为地球时，硫因为高温而大 量逸失。另外很难设想，硫在地幔中析出、渗入地核的过程中会不发生 氧化，而以二氧化硫的形式向地表释放；也很难设想，硫不受到还原， 而以硫化氢的形式向地表释放。 第六回合 考虑到铁硫地核说的一些问题，安德森和林伍德等学者 提出了铁硅地核说，他们指出，含有 14～20％硅的铁硅地核模型，不仅 具有相当地核密度的数据，而且它们零压体积声速值，恰好与地核声速 的计算值相吻合。 一些反对者认为，硅进入铁要求有大规模的高温还原条件，还要有 二氧化碳大气的存在。显然，在地核形成时，是否具有这样的条件和环 境，人们还不清楚。 第七回合 前不久，华裔美籍地球物理学家毛何光与美国的贝尔合 作，提出了铁氧地核说。他们的依据是采用金刚石压腔形成 170 万大气 压的压力、用激光器产生 3000℃的高温，进行了模拟外地核条件的实验。 一般认为，外地核的压力可达到 136～320 万大气压，温度为 2000～4000 ℃。通过这个实验所得到的结果，他们认为地核更可能是由铁和氧组成 的。
当然，有一些学者认为，他们的实验毕竟是在理想条件下进行的， 何况采用玄武石作样品是否符合地核内原始地球物质的状态，不能不使 人怀疑。 总之，地核究竟是由什么组成的，人们至今还在不断纠正谬误的过 程中顽强地进行探索。从目前可供选择的较佳方案主要有三，即铁氧说、 铁硅说和铁硫说。而其他各假说均因含有较多的错误或谬误成分，只能 作为人类认识地球内部结构的历史遗迹而保留下来。
再则，有些人还认为地核边界 的压力似乎还没有大到足以引起金属氢的形成。此外，与地震波所反映 的地核密度相比实在太悬殊。正是由于这样的一些原因，金属氢地核说 没有得到很多追随者。 第四回合 为了摆脱金属氢地核说的困难，有些相信氢在地球形成 过程中曾起过重要作用的学者，便在原假说的基础上提出了金属氢化物 地核说。 他们指出，不仅在理论上可以设想聚集为地球时有大量氢加入，而 且客观上也可以观察到这种情况。例如，在火山爆发时，喷出的大量气 体中就有许多氢；在冰岛，人们观察到氢气连续地从好几处地方的深部 涌出；在地震前后，人们也发现一些活动断层有氢气的逸出。这些客观 的证据使他们相信，地球内部仍含有大量的氢。 第五回合 现代的实验技术还无法获得稳定的、相当于地球内核那 样的高温高压，但利用炸药爆炸所产生的冲击波，却可获得瞬时的几百 万个大气压的物理状态，从而可求出密度与压力之间的变化关系。这关 系表明，根据铁镍地核说算得的结果与实验结果比较吻合；根据金属氢 地核说、金属氢化物地核说算得的结果与实验结果相差甚远。 默舍和霍尔这两位科学家，根据流行的球陨石是原始太阳星云直接 冷凝产物的假说，发现硫在地壳和地幔中的丰度比球陨石中的丰度要低 几个数量级。这使他们认为，硫在地壳和地幔中的减少，很可能与它们 渗入地核、参与地核的组成有关。鉴此，提出了铁硫地核说。 可是，一些研究者认为，硫在地壳和地幔中的减少，不一定要用它 渗入地核来解释，而可能是星云物质在凝集为地球时，硫因为高温而大 量逸失。另外很难设想，硫在地幔中析出、渗入地核的过程中会不发生 氧化，而以二氧化硫的形式向地表释放；也很难设想，硫不受到还原， 而以硫化氢的形式向地表释放。 第六回合 考虑到铁硫地核说的一些问题，安德森和林伍德等学者 提出了铁硅地核说，他们指出，含有 14～20％硅的铁硅地核模型，不仅 具有相当地核密度的数据，而且它们零压体积声速值，恰好与地核声速 的计算值相吻合。 一些反对者认为，硅进入铁要求有大规模的高温还原条件，还要有 二氧化碳大气的存在。显然，在地核形成时，是否具有这样的条件和环 境，人们还不清楚。 第七回合 前不久，华裔美籍地球物理学家毛何光与美国的贝尔合 作，提出了铁氧地核说。他们的依据是采用金刚石压腔形成 170 万大气 压的压力、用激光器产生 3000℃的高温，进行了模拟外地核条件的实验。 一般认为，外地核的压力可达到 136～320 万大气压，温度为 2000～4000 ℃。通过这个实验所得到的结果，他们认为地核更可能是由铁和氧组成 的。
当然，有一些学者认为，他们的实验毕竟是在理想条件下进行的， 何况采用玄武石作样品是否符合地核内原始地球物质的状态，不能不使 人怀疑。 总之，地核究竟是由什么组成的，人们至今还在不断纠正谬误的过 程中顽强地进行探索。从目前可供选择的较佳方案主要有三，即铁氧说、 铁硅说和铁硫说。而其他各假说均因含有较多的错误或谬误成分，只能 作为人类认识地球内部结构的历史遗迹而保留下来。
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