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科學家:地球內部的冷卻速度遠超預期,難道地球要「涼」了?

网瘾少女 2022/11/02

地球是人類賴以生存的美麗星球,我們稱它是「 地球母親 」。它目前在太陽系已經存在45億年,經歷了上億年的地質演變,地球才有了如今適宜人類居住的環境。人類這種高等智慧生物能存在,都是因為地球演化出了適宜的環境。試問, 地球還健康嗎?

地球的內部似乎出現了一些問題,讓地球變得有些「 亞健康 」。是什麼問題呢? 地球的內部在慢慢冷卻。

要解釋冷卻原因,需要知道這些問題:地球內部是由哪些成分構成的?地球內部的冷卻速度越來越快,這是怎麼一回事呢?假如地核冷卻,對人類會帶來哪些影響?揭秘之旅即將開始。

地球內核正以遠超預期的速度冷卻,要想探究緣由,先從地球的 內部結構 說起。

地球內部結構

地球內部是地核,地核又分為 內地核、外地核 ,外核深度界定在2900km到5000Km,內部核深5100km至6371km。內外地核之間還存在一個過渡帶,深度位于地下4980-5120km。外地核主要由液態的鐵和鎳構成,還有15%的硅、硫、氫、氧、鉀和10%的鎳。這種善于流動的鎳鐵合金,可以輕易實現延展和形變,產生并維持著地球磁場的正常運轉。

內地核有著 幾百萬個大氣壓 的壓力作用, 把內地核中的鐵、鎳元素壓成固態 。要知道,內地核的溫度高達7200°,但是鐵的熔點只有1535℃,鎳的熔點是1455℃,如果沒有內地核的超高壓力的擠推作用,鐵、鎳形態的合金物質依然是流淌的液態。

地球的地核 體積占整個地球體積的16.2% 質量占整個地球質量的31.5% 。總的來說,地核是地球的核心部分,半徑約3470km,是由鐵、鎳等元素組成的高密度(約10.7g/cm³)物質。

地核之上是地幔,地幔之上是地殼。如果把地球比作一個生雞蛋,那麼 地核就相當于蛋黃 ,是地球這顆「雞蛋」的精華,地幔體積是最大的,它相當于雞蛋的蛋白,包裹著地核。

地球圈層結構的最外層是地殼,它相當于雞蛋的蛋殼,地球的「蛋殼」厚度在3千米到12千米之間,平均厚度7千米。所以你可以想象地幔、地核的厚度了,如果無法在腦海中構想,可以借助雞蛋。

了解了無法觀察到的地球內部構造,總算知道 地球的核心是鐵鎳,維持著非常高的溫度, 呈現出液態和近似固態的性質。然而研究表明,地球的內部卻以 出乎預料的速度在冷卻 。地球是不是會從一顆溫暖的星球,逐漸變成寒冷的冰天雪地?

加速冷卻的地球

我們賴以生存的地球其實是一顆 老齡行星 ,它已經 誕生45億年 了,地球的內部向地表傳遞熱量,驅動地幔對流,同時完成地質構造,對早期地球形態有著重要的塑造作用。但是地球內部的熱量 并不是取之不盡用之不竭的 ,就像地球的化石燃料資源一樣, 有限、不可再生。

所以 地球內部的「反應堆」會隨時間逐漸冷卻 ,我們知道熱傳遞的原理,在固體、液體、氣體中,由于溫度差,熱量會從溫度高的物質,傳向溫度低的物質。熱傳遞又包括熱傳導、熱輻射、熱對流。

熱傳導主要是 固體熱傳遞 發生的方式,熱輻射是物體 憑借自身溫度,向周圍傳遞輻射熱能 的現象,熱對流是針對流體以及流體的微觀粒子運動而言。地球內核需要經過地幔、穿過地殼,才能達到地球表面,地幔是地球這顆「雞蛋」體積最大的部分。而地幔的主要成分是各種各樣的元素形成的氧化物、礦物質,科學家主要是 從地幔中的礦物質的研究 來判斷 地球內部熱量的流失速率問題

過去地質學家和天文學家曾經探索過一種名為 布里奇曼巖 的邊界礦物是如何把熱量從核心傳導至地表的。他們把切割得到的單晶布里奇曼石放置在金剛石制成的底座上,用 激光加熱 的方式測試布里奇曼巖的 熱導率 ,發現 比假設的高出1.5倍 。這意味著熱量從地球內核傳遞到地幔的速率高于原來的假設。 地幔中的對流運動增加,導致地球的冷卻速率加快。

布里奇曼巖是一種地幔邊界巖,它的導熱效率會隨著性質改變而快加,因為 當地幔邊界冷卻到某一數值時 ,布里奇曼巖會 轉化成后鈣鈦礦 。在我國學者金振民關于后鈣鈦礦的學術報告中,他表示后鈣鈦礦的發現對 地球物理學 高壓礦物物理學 起到了極其重要的促進作用。

這種礦物在 極端條件下能夠保持結構穩定性 ,是 推動光伏產品能與晶硅直接競爭的有效物質 。相信這種神奇的礦物可以推動地質物理學研究取得更大的進步。

雖然布里奇曼巖在轉化成后鈣鈦礦之后,擁有 更加出色的導熱功能 ,但是也會 導致地球內核的冷卻速度進一步加快 ,對地球來說并不是一件好事。

假如,我們是說 假如,地球地核真的在某一天冷卻 ,會給地球及生活在地球上的人帶來何種影響呢?

內核冷卻的假想

地球地核的冷卻意味著地球內核液態鐵鎳合金和固態鐵鎳合金運動的 徹底靜置 ,地球的 磁場會消失 。磁場是 地球內部結構穩定有序的來源,也是地球產生引力的基礎。

磁場具有 保護地球免受各種輻射干擾 和影響的作用,它的性質像一個巨大的屏障,能夠引起來自太陽的帶電粒子的偏轉, 避免 生活在地球表面的大氣和生命 被這些高能的帶電粒子轟擊。

如果地球的內核冷卻,磁場消失,地球恐怕會變成會變成 第二個火星 ,成為一顆 4寂又蒼涼的星球

磁場的消失意味著地球上的物種將會受到大量太空輻射和宇宙射線造成的傷害,尤其是釋放高能帶電粒子和離子的太陽風。那麼太陽風是如何影響地球的呢?太陽風不停地向外擴散,到達地球的 太陽風 ,首先會對失去磁場保護的 大氣層 造成影響。

大氣會被一點點抽干 ,緊接著是 液態水的大量蒸發 ,大量的地球液態水以水蒸氣的形式向太空逃逸。要知道,地球的表面積中71%都是海洋,大約是3.6億平方公里,地球擁有約13.86億立方千米的水,將悉數成為太空中漫無目的的縹緲水蒸氣。沒有了水的地球,將會是失去生機、生物大量逝去的星球,就像如今的火星一樣。

說到火星,在 過去幾十億年 的火星,其實和地球有著 極大的相似之處 :有液態水的存在和富饒的大氣環境,不過在漫長的熱量發散作用中,火星 內核開始從熾熱變得冷卻 ,伴隨著能量的散失磁場逐漸消失,火星由此變成一顆沒有溫度也沒有生命的星球。

不過大家也 不用擔心 地球的情況,地球內部 蘊藏著豐富的熱能 ,儲藏在富含鐵鎳合金的地核和地幔中,地球上的地質構造運動和火山地震這樣的 地質災害,就來源于地球內部的能量 。地球內核的冷卻意味著地質活動從火山爆發、地震的活躍狀態,逐漸趨于平靜, 地質災害會減少 。這對人類的生活環境是一件好事。

總的來說,地球的內核雖然在科學家的觀測中加速冷卻,但只是一個 微小數值的變化 ,地球除了內部在散發熱量外,也在接受太陽輻射和大氣逆輻射。太陽的壽命大約是100億年,現在太陽還有50億年壽命,地球大約有46億年,所以太 陽比地球更加「長壽」 能夠在地球的有生之年提供地球所需的光照和熱量。

地球目前的溫度是 趨于穩定 的,而且地幔和內外地核就像一層一層的保溫杯一樣 保護著地球核心能量 ,在未來的幾億年、十幾億年,地球內部能量 依然會維持在一個較高的水平

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