科學家用一種新液態金屬製造出「小型地球」是解開地球怪異磁場的關鍵!

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解開磁極的奧秘。

研究人員從液態金屬和磁性粒子開發出一種新材料,而且有助於我們揭露一些地球磁場的謎團。

這個材料有可能複製在行星和恆星核心所發現的狀態,使科學家有機會在實驗室裡研究這些現象,而不必鑽入到地球或是其他行星的中心。

來自耶魯大學(Yale University)的研究人員表示,有了懸浮磁性粒子的添加原料,這個材料具有產生和操控磁場的能力,比由液態金屬本身產生的磁場強5倍。

這很重要,因為儘管地球磁場保護我們免於太空惡劣條件的侵襲。但我們仍然不是真正了解它是如何運作,或者為什麼地球磁極會有每隔幾十萬年左右翻轉的傾向

為了要模仿所發生的現象,研究人員把銦(indium)和鎵(gallium)結合成一種名為銦鎵共晶合金(eGaIn)的合金,帶有各種磁性和非磁性粒子,包括鐵和鋅(zinc)。

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液體金屬也經過酸性溶液處理,來防止氧化,而且還讓添加的粒子完全浸沒到金屬中。

研究人員之一的弗洛里安‧卡爾(Florian Carle)說:「我們設法漂浮幾乎我們所想要的任何東西,鋼、鋅、鎳(nickel)、鐵;基本上任何導電性高於銦鎵共晶合金的東西。」

具有更高的導電性和更大的操控磁場能力,這個材料將給予科學家更仔細研究磁流體動力學(magnetohydrodynamics)作用的機會。導電液體的磁性通常是必須打開一顆行星或恆星才看得到。

這意味著我們現在可以在實驗室裡複製一些發生在地球核心的相同液態金屬和磁場條件。用卡爾的話來說,它讓我們有機會在實驗室裡”創造出一個更小的地球”。

科學家之前曾經嘗試模仿地球核心,主要是使用易爆的液態。但是研究小組表示它的材料更容易操控,而且運作在更小的規模,是幾公分,而不是幾公尺。

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接下來要研究的第一批事物之一,是造成地球磁極反轉的原因,因為磁南極和磁北極被認為每隔幾十萬年會有變化。

科學家認為它與在地球核心液態金屬的流動有關,但之前必須依賴電腦模擬來試圖了解所發生的現象。

新的液態金屬材料應該使得他們更能夠測試這個假設,並且更清楚地了解下一次磁極反轉發生的時間,以及可能的影響。

地球磁場如何保護我們免於太空輻射的侵襲,以及這個屏蔽是有多堅固,研究人員也得到了更多深刻的理解。

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這項研究成果已經刊登在流體物理評論期刊(Physical Review Fluids)

來源:ScienceAlert