落在地核中的铁结晶让行星磁场摇摆不定

我们与地核之间隔着数千公里的岩石，很难真正了解地核下面发生了什么。为了一窥究竟，科学家们研究了地震波在不同地层中的运动方式，地震波速度的变化揭示了不同地层由什么构成的线索。

水星剖面图，内部可见铁雪 Ludovic Huguet/美国国家航空航天局/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/华盛顿卡内基研究所

这些研究凸显了内核和外核交界处的一些异常现象。2019 年，一个科学家小组提出了对这些奇怪观测结果的解释--铁可以在地幔边界附近结晶，然后像雪一样沉降到内核。

在一项新研究中，法国科学家创建了一个实验室实验，模仿铁雪形成和流动的物理过程，以了解行星内部可能发生的情况，该实验用一罐从下往上冷却的水代替了普通的"铁雪"，并在底部加了一层盐水以防止冰晶粘附。

研究小组发现，随着下层水的冷却，冰晶形成，然后向上漂浮，当到达水箱上层较暖的水域时，冰晶融化。这一过程激起的水流最终温暖了下层水体，暂时阻止了新冰晶的形成。这减缓了水流，让底部的水冷却下来，很快又形成了新的晶体，又开始了新的过程。整个循环持续了大约 23.3 分钟。

研究小组说，行星内部也可能发生类似的循环，只不过规模要大得多。这将搅动熔融铁的内部流体流，并产生一个耐人寻味的副作用--行星的磁场强度将大幅波动，以至于会以周期性的间隔出现和消失。

拥有强磁场的地球显然不会出现这种情况，但磁场较弱的天体，如水星或木星的卫星加尼米德就可能出现这种情况。还有更多的问题有待解答，但无论如何，这都是一个令人感兴趣的想法。

这项研究发表在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）杂志上。