湖北日报全媒记者 文俊

通讯员 谢小琴

地球，人类的家园，仍有太多未解之谜等待揭晓，地核里轻元素的成分就是其中之一。如今，这项困扰科学界近60年的关键性、基础性问题正被中国人破解。

3月19日，湖北日报全媒记者从湖北省科技厅获悉，武汉理工大学黄海军教授团队历经二十载攻坚，凭借动高压实验技术，重新界定地心温度与地核轻元素成分与构成，为解锁地球深层奥秘提供了关键的“中国参数”。

这项突破性研究成果相继发表于《Nature》《Nature Communications》等国际顶级期刊。截至目前，论文已被引用78次，成为地核氧含量与温度研究的标杆性成果。国际知名地球物理学家Thomas S.Duffy教授称，该研究方法让“地核轻元素的争论即将得到解决”。

地核深藏于地表以下2890公里—6370公里范围，并且处在极端高温高压环境下（压强范围：136万—360万个大气压），人类无法直接获取样本，其成分成为地球科学领域的千年谜题。从儒勒凡尔纳《地心游记》的科幻畅想，到用高科技手段开展真实的“地心之旅”，人类对地球最深处的探索从未止步。已知地核主要由铁构成，还含有约10%的碳、氢、氧、硅、硫等轻元素，这些看似微量的元素，却是决定地核热状态、磁场产生乃至整个地球动力学过程的“基因密码”。过去数十年，学界围绕地核轻元素组成争论不休，“富氧”和“富硅”两大假说各执一词，各种推测莫衷一是，成为阻碍地球深部研究的瓶颈。

为破解这一难题，黄海军团队与国内外相关研究机构深入合作，独辟蹊径，将高压物理与地球物理深度交叉融合，利用二级轻气炮等装置开展动高压实验。通过高速碰撞让样品内部瞬间产生近似地核的高温高压环境，精准测量候选物质的密度、声速等关键参数，再与地震波探测数据反复比对，反演地核真实成分。

经反复实验、反复验证，结果颠覆了学界长期的固有认知：地核呈现“贫氧、贫硅、富硫”的特征，并非此前主流认为的“富氧”或“富硅”；同时，经黄海军团队科学估算，地球内外核边界温度约为5000开尔文（约4727摄氏度），较此前相关研究推测降低近1000摄氏度，也打破了“地心与太阳表面同温”的固有认知，让世界对地球最深处的热状态有了全新认识。

研究首次明确，地球的外地核，按重量计算主要由几种物质组成：铁占91.5%，氧占2.2%，硫占5.3%，硅占1%。

据介绍，这近千摄氏度的温度修正，并非简单的数值调整，而是对地球内部动力学研究的重大推动。地核是地球内部的“能量引擎”，其释放的热量是驱动板块运动、火山喷发、地震发生的根本能量来源，精准的温度与成分数据，让科学家能更准确地模拟地球内部的能量运转机制；地球磁场源于液态外核的对流运动，这层“天然防护罩”保护着地球生命免受宇宙射线侵害，而地核温度与轻元素含量直接影响对流特性，该研究为预测地磁场长期变化、研判磁极翻转等极端事件提供了关键依据。

据业务人士称，地核呈现“贫氧、贫硅、富硫”的特征，证实了原始地球成核经历了“由初始还原环境到后期氧化环境的复杂转变”，研究极大缩小了轻元素研究范畴，为地核研究开辟了全新路径。同时，对传统地球演化模型框架形成挑战，为构建完整的地球演化历史补上了关键一环。该研究成果还为解读太阳系类地行星演化机制、寻找人类宜居的地外行星提供了重要参考。