地核就像一个储存加热器，在内核结晶过程中释放热量，缓冲地球向太空辐射热量时的缓慢冷却。这种热传递最明显的表现是地球磁场，它是由液态外核的对流产生的。但是这种转移的大小是由地核和地幔边界上的热传导控制的。

2012年，第一性原理数值模拟1，2表明外核液态铁的热导率如此之高，以至于这一区域可能像一个泵一样，比对流更快地将热量推向核幔边界。如果像这些有争议的研究所表明的那样，地核正在以如此高的速度流失热量，这就意味着磁场一定是以以前无法想象的方式工作的3.而固态内核的年龄肯定不到10亿年4在地球上只是个婴儿。在本期节目中，奥塔等．5（95页)和Konôpková等．6（99页)报告了使用互补但不同的方法对模拟结果进行实验测试的研究，并得出了不同的结论。

这两个小组都使用激光加热的金刚石砧细胞来产生核幔边界的极端温度和压力，但这是他们的相似之处。太等．测量了铁丝的电阻，其电阻与铁丝的导热性密切相关(图1一个)．为了将电阻率测量结果转换为外核液态铁的热导率，作者将他们的数据与电阻率模型相吻合，该模型假设电阻在高温下接近极限(一种称为电阻率饱和的现象)。这使得他们可以利用金属中电阻和热传导之间的Wiedemann-Franz关系来计算热导率。这两种方法都有良好的理论基础，并已很好地用于低压观测。观测到的高电导率导致预测的外核热导率约为90瓦每米每开尔文，这与2012年的模拟结果合理一致1，2．

图1:在地核条件下测量铁的热导率。
图1

在钻石顶孔中，钻石尖端之间产生的压力可以超过数百万个大气压。激光可以通过钻石发射，直接将材料样品加热到4000开尔文或更高。一个研究员合作,等．5将电极连接到固体铁样品上，并在高温和高压下测量其电阻(与金属热导率成反比)。b，在单独的实验中，Konôpková等．6脉冲激光，并根据样品发出的光的亮度和波长的变化，测量热脉冲扩散通过固体铁样品所花费的时间。这使得他们能够测量与导热系数密切相关的热扩散速率。

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相比之下，Konôpková等．用纳秒激光脉冲加热固体铁样品后，观察热脉冲通过固体铁样品的传播，直接测量热传导(图1 b)．脉冲从样品的受热一侧传递到另一侧所花费的时间，以及两边脉冲的振幅差，都是样品热导率的函数，也是周围固体介质的函数，固体介质将压力从钻石传递到样品，并使样品与钻石隔热。在对金刚石细胞中的温度场进行了一些细致的数学建模之后，作者从白热样品中发光亮度和波长的时间分辨变化中提取了铁的热导率。他们得到的热导率约为30 W m−1K−1类似于早期对外核导电性的预测7．

但这给我们留下了一个难题:如何调和Ohta和同事根据电阻测量报告的高导热率与Konôpková和同事测量的低导热率。也许实验中有未知的并发症?例如，Konôpková使用的极短激光脉冲等．可能会导致样品在短时间内部分融化，这可能在实验中没有被注意到。如果是这样的话，那么熔化相变就会起到热缓冲的作用(就像内核的结晶缓冲地球的温度一样)，并导致热导率的明显下降。这可能解释了为什么测得的热导率随着温度的升高而急剧下降，特别是在接近熔化温度时。

或者Ohta等．在他们的实验中低估了通过电极的热损失，这意味着样品的平均温度小于测量值。这可能会使电阻率看起来像是饱和的，即使它不是。或者，电阻和热传导之间的比例常数(洛伦兹数)可能在实验的极端压力和温度下变得强烈依赖于温度——这将指向以前未观察到的基础物理学。

尽管存在差异，但这两项研究都是实验性的壮举，在超过100万大气压和超过4000 K的温度下，测量了比针头还小的样品的复杂物理性质。结果在三倍范围内的一致性是一个显著的成功，但问题在于细节。这一差异对估算内核形成的时间以及地球产生稳定磁场的时间产生了很大的不同——内核可能只有7亿年的历史，大约与复杂生命的年龄相同;也就是30亿年的历史，大约是地球年龄的四分之三。需要更多的实验和理论工作来解决这种差异，从而限制内核的年龄和地球磁场的工作方式。脚注1