铁是地球科学争论的核心

一项新的研究调查了地球内部铁的形态。这些发现对理解内核的结构产生了影响。

一项新的研究探索了地球内核的铁结构，如图中的黄色和白色所示。

资料来源：地球物理研究快报

地球内核以铁为主，铁可以多种晶体形式作为固体材料存在。（这种性质使铁能够与其他元素结合形成合金。）铁在室温下最稳定的形式是体心立方（bcc）结构。在极高的压力下，它的六方密堆积 (hcp) 相是稳定的。然而，关于 地球中心的铁结构存在相当大的争议。在一项新的研究中离答案又近了一步。

审议的重点是铁在核心压力下两相的熔化温度：内核边界处为 323 吉帕斯卡，核心中心处为 360 吉帕斯卡。之前的研究一直难以精确地估计熔化温度。最佳猜测的不确定性范围为 500 K。

研究人员使用两种类型的原子相互作用模拟来估计内核中铁的熔化温度：
经典模拟和从头算模拟。这两种方法各有利弊，但都没有给出明确的答案。在这项新研究中，科学家们将两种模拟策略结合起来，计算了地核六方立方铁和立方立方立方米铁的熔化温度。

他们发现hcp相是铁在内核中的稳定相。hcp 铁的熔化温度总是高于 bcc 形式的熔化温度，但差异很小。在接近内核边界的压力下，研究报告 hcp 相的熔化温度为 6,357 ± 45 K，bcc 相的熔化温度为 6,168 ± 80 K。在与核心中心压力相似的情况下，hcp 的熔化温度为 6,692 ± 45 K，bcc 的熔化温度为 6,519 ± 80 K。

这项研究为地核的结构、演化和动力学提供了新的视角。科学家们表示，未来的工作应该包括镍和轻元素在内核结构模拟中的影响。（地球物理研究快报）