随着研究的深入,科学家们又了解到地球内核的温度和压力都非常高,其中温度在4000-7000摄氏度之间,压力平均能达到350万个标准大气压。然而,在这么高的温度和压力下,科学家们后来研究出一个令人感到不可思议的现象,那就是,地球内核的平均密度,要比理论上由纯铁镍构成的内核密度要小,之所以出现这样的情况,只能有两个方面的可能性,一个是之前关于地球内部结构的推测有问题,另一个就是地球内核的组成物质中包含着之前不被人们掌握的“轻元素”,从而拉低了内核的平均密度。

在破解这一疑问的过程中,我国的科学家们独辟蹊径,利用海量的监测数据,借助计算机模拟技术,通过无数次的模拟论证,提出了一个新的观点,指出地球的内核并不是之前人们推测的那样是由固态的铁镍所构成,而是由一种特殊的超离子态物质所构成。这项研究成果,近期发表在《自然》杂志上,引发了全球科学家们的广泛关注。
那么,什么是超离子态物质呢?在自然界中,我们常说的物质有三种状态,即固、液和气态。随着科学研究的逐步深入,科学家们认为,以上三种物质存在状态,已经不能满足对物质状态的定义了,有些物质的形态和特性,上述哪三态都与之对不上号,比如等离子态、液晶等。其中,在固态和液态物质之间,科学家们发现了一种全新的物质存在形态,那就是超离子态。这种形态物质的主要特征,就是物质的一部分离子可以像液体一样自由地流动,而另外一部分离子就像“骨架”一样,起到支撑物质结构的作用。最初发现物质这一形态的是美国科学家,于1988年发现水在高温及超高压的状态下可能形成超离子态。

中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压重点实验室的研究团队,通过计算机模拟地球内核处的温度和压力环境,并对六方相铁-氢、铁-碳和铁-氧等多种合金物质在这样环境中的物质形态进行了模拟分析,结果发现在这些合金中,铁原子呈现非常有序的排列状态,构建出了呈固态性质的铁晶格,而合金中的其他轻元素,则呈现出无序的状态,像液体一样在铁晶格中扩散运动。

与此同时,研究团队还对上述超离子态的合金弹性性质以及地震波的传播速度进行了模拟分析,发现上述超离子态物质受到离子扩散和晶格的非谐振动影响,可以引发地震波横波的传播速度出现明显下降,这一结果与实际的观测结果相符。

