科学家通过高速炮发射铁碳合金微弹，终于证实此前认为存在于地球内核的一种奇特半固半液状态是可能的。这种超离子态物质能很好解释内核的异常行为，比如减慢某些波的方式，以及测量显示其像黄油般柔软而非冷钢般坚硬的特性">科学家通过高速炮发射铁碳合金微弹，终于证实此前认为存在于地球内核的一种奇特半固半液状态是可能的。这种超离子态物质能很好解释内核的异常行为，比如减慢某些波的方式，以及测量显示其像黄油般柔软而非冷钢般坚硬的特性">科学家通过高速炮发射铁碳合金微弹，终于证实此前认为存在于地球内核的一种奇特半固半液状态是可能的。这种超离子态物质能很好解释内核的异常行为，比如减慢某些波的方式，以及测量显示其像黄油般柔软而非冷钢般坚硬的特性。
四川大学物理学家张友军表示：“我们首次通过实验证明，地球内核条件下铁碳合金表现出显著低剪切波速。在此状态下，碳原子高度流动，像孩子在方块舞中穿梭般在结晶铁骨架中扩散，而铁本身仍保持固态有序。这种‘超离子相’会大幅降低合金刚性。”
自20世纪30年代起，地球内部主流模型认为外核是液态熔融态，内核因压力巨大在高温下仍为固态。但数十年来地震数据暗示认知不完整。地球内部结构认知源于地震观测，声波在不同物质中的传播反射让我们了解内部架构，而内核剪切波速偏低表明其固态并非常规认知的固态。
2022年，中国科学院何宇团队从理论上证明超离子态可解此谜题。内核处地球重量的巨大压力使铁保持固态基质，极端高温让轻原子如流体般流动，形成兼具固液特性的超离子态。实验证据现已证实该可能性，张、何团队用动态冲击压缩技术将铁碳合金压缩至模拟内核状态。
他们用两级轻气炮加速样本，这种高精度装置靠无烟火药和压缩气体让微粒高速飞行。实验中，铁碳弹丸以超7千米/秒速度射向氟化锂靶材，冲击产生反向冲击波，将样本压缩至140吉帕压力、近2600开尔文温度。虽未达内核极端条件，但足以复现关键特征。
模拟条件仅持续纳秒至微秒，却足以用激光和传感器探测温度、密度及声波传播。结果与地震观测中内核低剪切波速及泊松比相符。研究显示铁基质固定，碳原子在间隙流动。这一发现解释了地震数据特征，解决轻元素极端压力下行为的争议，甚至可能为地球磁场研究带来新见解。
张友军称：“我们正从内核静态刚性模型转向动态模型，理解这种隐藏物质状态让我们更接近解开类地行星内部秘密。”该研究发表于《国家科学评论》。