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地球馬上就涼了?科學(xué)家:地核正在冷卻,速度比預(yù)想的要快

地球作為人類在宇宙中的唯一家園,至今已走過(guò)近46億年的歲月

在這期間,地球或受隕石撞擊,或出現(xiàn)超級(jí)火山爆發(fā),總之危險(xiǎn)的事沒(méi)少經(jīng)歷,但好在目前還能完好無(wú)損的養(yǎng)育地球上它的子民。

雖然我們常說(shuō)太陽(yáng)為地球帶來(lái)光和熱,但實(shí)際上地球內(nèi)部也在為地表源源不斷地提供光和熱,同時(shí)還為地球帶來(lái)磁場(chǎng)保護(hù)罩,然而最近的發(fā)現(xiàn)指出,地球的內(nèi)核正在逐漸冷卻,并且冷卻的速度遠(yuǎn)超科學(xué)家們的預(yù)期。

宇宙誕生于138億年前的奇點(diǎn)爆炸,太陽(yáng)作為第二代恒星,在宇宙誕生后的83億年后出現(xiàn),雖然太陽(yáng)幾乎吸收了原始太陽(yáng)系中的所有物質(zhì),但還是有一些零散的塵埃在太陽(yáng)周圍形成了一些大行星和小天體。

地球則是其中之一,它不斷地和其他天體碰撞,最后有了地球的雛形,原始的地球溫度非常高,表面呈熔巖態(tài),在成千上萬(wàn)年的冷卻中,它發(fā)展出了分層結(jié)構(gòu)。

地球分為地殼、地幔和地核,地殼是地球的最外層結(jié)構(gòu),平均厚度只有7公里,如果把比作一個(gè)雞蛋,那么地殼就是雞蛋的蛋殼,由此可以想象出地殼究竟有多薄了,地幔則是雞蛋的蛋白,它的體積是最大的,主要由致密的造巖物質(zhì)構(gòu)成,平均厚度達(dá)到了2800公里。

從這再往深處走,就逐漸到達(dá)了地球的核心

雖然整個(gè)地核只占地球體積的6.2%,但其質(zhì)量卻占整個(gè)地球的31.5%,它就像雞蛋的蛋黃,雖然不是最大的,但卻是最精華的。

從2900公里處到5000公里處為外地核,這里充滿了液態(tài)鐵鎳,除此之外還有一些硅、硫、氫、氧等少量的其他元素,這種液態(tài)的鎳鐵合金善于流動(dòng),因此可以形變核延展,它們?cè)诘睾酥胁粩喾瓭L,產(chǎn)生的電流維持著地球磁場(chǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

地下5100公里到6371公里處,就到了內(nèi)地核,這里有著幾百萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓力作用,溫度也高達(dá)7200攝氏度,常規(guī)下的鐵和鎳熔點(diǎn)在1500攝氏度左右,超過(guò)了這個(gè)溫度就會(huì)變成像外地核一樣的液體,但由于內(nèi)地核的壓力實(shí)在太大了,以至于鐵鎳又變回了固體。

地核的熱量來(lái)源一部分是這些熔融的液態(tài)或固態(tài)鐵鎳,一部分則和太陽(yáng)內(nèi)部的能量的來(lái)源類似,本質(zhì)上都與核反應(yīng)有關(guān):地核中有著大量的鈾元素,它們會(huì)隨著時(shí)間逐漸衰變,這個(gè)過(guò)程中就會(huì)釋放熱量,并且由于地核是一個(gè)完全封閉的空間,這些熱量就在地核聚集,形成了一個(gè)近7000攝氏度的高溫世界。

地球之所以能在幾十億年的時(shí)間里保持熾熱,一部分是因?yàn)樗陨砟懿粩喈a(chǎn)生熱量,一部分則源于地球的保溫機(jī)制,加起來(lái)數(shù)千公里厚的地殼和地幔把地核牢牢包裹住,并且地幔有粘稠的硅酸鹽巖石,地殼有幾十公里厚的玄武巖和花崗巖,這種封存結(jié)構(gòu),把地核中的熱量鎖在了地球內(nèi)部,減緩了熱量流失。

盡管如此,地核的熱量也不是取之不盡,用之不竭的,并且熱量仍然在流失中,地核的熱量需要通過(guò)固體熱傳遞和熱輻射到達(dá)地表,所以科學(xué)家常通過(guò)地幔中的礦物質(zhì)來(lái)判斷地核的熱量流失速率,起初科學(xué)家估算,地球完全冷卻的時(shí)間至少還要在幾十億年后。

但蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),真實(shí)的情況可能要更糟一點(diǎn)

在上地幔中,廣泛地分布著一種布氏巖,科學(xué)家把布氏巖放置在金剛石制成的底座上,用激光對(duì)它進(jìn)行加熱,測(cè)試布氏巖的導(dǎo)熱率,最后發(fā)現(xiàn)這種巖石的導(dǎo)熱率比預(yù)期高出了1.5倍,這意味著,地核熱量傳遞到地幔的速度要高于先前的假設(shè),地球的冷卻速度比我們預(yù)想的要快得多。

一旦地核冷卻,地球的磁場(chǎng)就會(huì)消失,地表就會(huì)完全暴露在宇宙高能射線和猛烈的太陽(yáng)風(fēng)轟擊中,帶電粒子將會(huì)吹散大氣層,液態(tài)水以水蒸氣的方式逃逸到太空,最后火星的現(xiàn)狀就是地球的未來(lái),變得蒼涼與死寂,再也不適合任何生物生存。

不過(guò)大家也不必太過(guò)驚恐,影響地核熱量的因素是多方面的,不會(huì)因?yàn)橐粋(gè)細(xì)微的因素就產(chǎn)生巨大的變化,地核目前還是趨于穩(wěn)定的,在未來(lái)的十幾億年內(nèi),地核能量仍然能維持在一個(gè)較高的水平,并且一些地質(zhì)災(zāi)害大多源于地球內(nèi)部能量太高了,假如能略微降一點(diǎn),對(duì)人類的生存反而是有好處的。

其實(shí)無(wú)論是太陽(yáng)加速老化,還是地球冷卻速度變快,它們的變化過(guò)程都是非常漫長(zhǎng)的,一般以億年起步,而人類至今只有數(shù)百萬(wàn)年的演化史,文明能延續(xù)多久還不得而知,所以當(dāng)下的問(wèn)題才是我們需要真正關(guān)注的,比如環(huán)境的破壞和氣候的改變。

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