地球核心已經泄漏了25億年，科學家也不知道原因

地球的核心深埋於地表下方3000公里的地方，一直可以延伸至地表下方6400公里之處。在地核中，大部分的物質組成為鐵，還有一部分為鎳。由於地核非常深，而且溫度又高達幾千度，人類目前沒有能力鑽到那裡，所以我們對地核的了解非常有限。

最近有一項研究[1]表明，熾熱的地核並不“孤獨”，它與其他層混在一起。研究發現，地球最深處的部分物質會泄漏到地幔柱中，並且其中一些最終會到達地球表面。

地質學家表示，這一發現有助於解決幾十年來一直爭論不休的一個地質學問題：地核和地幔是否交換了物質。事實表明，在過去25億年裡，地球核心一直在向地幔泄漏出物質。

研究地核並不容易，因為它開始於地下3000公里的深處。人類以科學探測為目的所挖出的最深坑洞是科拉超深鑽孔，深度僅為12.3公里，這仍然沒有挖出地殼到達地幔。

雖然科學家無法挖到地核中，但元素周期表中的第74號元素——鎢（W）會告訴我們地球內部的情況。鎢是一種親鐵元素，能夠與鐵共生。因此，地球核心中含有一些鎢也就不足為奇了，因為地核主要由鐵構成。

在自然界中，鎢存在五種同位素（同種元素的原子核中包含不同的中子數），其中包括鎢-182（中子數為108個）和鎢-184（中子數為110個）。研究人員意識到，這些同位素可以幫助他們解決地核泄漏的問題。

另一種元素，鉿（Hf），是一種親石元素，這意味著它能與岩石共生，可以在地球上富含矽酸鹽的地幔中找到。鉿的放射性同位素鉿-182的半衰期為890萬年，它衰變為鎢-182。科學家推斷，這意味著地幔應該比地核擁有更多的鎢-182。

由於玄武岩來自地幔柱，根據洋島玄武岩中的鎢-182/鎢-184比例，可以檢測到地核和地幔柱之間的化學交換。不過，鎢的這種差別極小，地幔和地核中的鎢-182的成分預計只有大約200 ppm的差別，世界上只有寥寥幾個實驗室能做這種分析。

結果表明，在地球的演化進程中，地幔中鎢-182與鎢-184的比例發生了很大的變化。地球上最古老岩石的鎢-182/鎢-184的比例比大多數現代岩石都要高，這意味著地核中的鎢長時間泄漏到地幔中。

地球大約在45億年前形成，但地球上最古老地幔岩石中鎢的同位素並沒有發生任何顯著的變化。這表明，從43億年前到27億年前，地核和上地幔之間幾乎沒有物質交換。

但在過去的25億年裡，地幔中的鎢同位素組成發生了巨大的變化，為什麽會這樣呢？

地質學家認為，如果地幔柱從地核-地幔邊界升起，那麽，這可能就像蹺蹺板一樣，來自地球表面的物質會進入地幔深處。這種表面物質含有氧元素，它會對鎢產生影響。於是，地球深處的氧濃度上升之後，可能會迫使地核中鎢的遷移到地幔中。

參考文獻

[1] H. Rizo, D. Andrault, N.R. Bennett, et al., W-182 evidence for core-mantle interaction in the source of mantle plumes, Geochemical Perspectives Letters, 2019, 11, 6-11.