人类之所以无法对地球内部“深入探索”,是因为那里的温度实在是太高了,钻井的钻头在尚未深入之前就要被熔化了。不过尽管如此,大家还是一直很向往开发出地热能,毕竟这能帮我们解决不少问题。
地球内部温度极高
我们都知道,科技在进步,如果我们再努力一点,说不定就能最大程度上获取到“地球的热量”,增加一个新的能源序列。当然,前提是我们得有足够的时间,因为地球并没有在原地等我们。
为什么这么说呢?
当然是因为此前有科学家发现,地核正在冷却,速度比预想的还要快。这意味着地球热量正在加速流失当中。
所以这究竟是怎么回事?地核冷却后又可能会带来怎样的影响呢?
地球的结构地球经历了漫长的演化,这种变化不仅局限于咱们在“球面”上看到的沧海桑田,还有地球内部的“波澜起伏”。如果咱们将地球“解剖分析”,就会发现它分为很多层。
最外层是地壳,它的厚度在5千米到70千米左右,不同地区的地壳厚度有着明显的差异,比如喜马拉雅山地区的地壳平均厚度就能达到70千米。
在地壳之下就是地幔了,地幔就像是鸡蛋白,其厚度约为2865千米,总体积占地球体积的82.26%。
地球内部结构
当越过了厚厚的地幔,我们才能来到地球的核心地带,也就是地核。不过地核两部分的形态与鸡蛋黄的内部是相反的,外地核是液态或者固液混合的,而内地核在挤压之下又变成了固态物质。
地核的变化
以上就是地球内部的基本结构,需要注意的是,这并不是咱们派了相关的设备下去实地勘察的,而是通过“地震波”做出的推断。
虽然科学家也很想实现一次地心历险记,但是以现在的科技水平来说,是无法做到的。那么,他们认为地核冷却的证据是什么呢?
地震波测出的内部结构
地核正在冷却提出该发现的是瑞士苏黎世理工大学的科学家,他们表示在过去的对比计算当中,地核的温度下降了500℃左右。虽然这个数据不小,但是相较于地核4000℃到6000℃的高温来说,这个降温数值还算正常。
当然,当他们发现地幔和地核之间布里奇曼石的惊人导热性时,就表示,地核降温冷却的速度可能比我们预想的还要快。《地球与行星科学快报》上的研究报告指出,布里奇曼石的导热系数要比预想到高出1.5倍左右。
地核冷却速度超出预期
那么,到底什么是布里奇曼石?为什么这部分表现出的导热性会影响到地核冷却的速度呢?
首先,布里奇曼石是下地幔当中最主要的矿物,占下地幔提及的75%左右。其化学式是ABO3,比铁方镁石的压缩性小。
它最突出的特点就是热力学性质,因为其热传导系数决定了下地幔的温度分布。
Hsieh等人实验测得布里奇曼石的晶格热导率从下地幔顶部的~10 Wm−1K−1上升到下地幔底部的~20 Wm−1K−1,较大的晶格热导率的梯度可能是由于Fe的取代使得晶格畸变增强导致的。布里奇曼石的结构
其次,根据这一数值的计算表明,地球处在演化早期的时候,曾因为核幔边界的温度很高导致地核发生迅速冷却的情况。而布里奇曼石在这一过程中就起着关键的作用,因为它的导热性越强,意味着通过地球核幔边界的热流就会越多,从而证实了地核冷却速度超出人类本身的预想。
深部地幔的热传输
可能会有人说,地核冷却加快对我们应该也没什么影响吧,毕竟我们现在没有充分的开发地热能,也没有过度依赖地热能,因此就算降温,地核对于身处地表的人类来说似乎也没有太大的影响。
可事实并非如此,如果地核一直以超乎想象的速度冷却下去,那么充当人类保护伞的磁场,将会慢慢减弱直至完全消失。
地球磁场
失去磁场的庇护在我们肉眼无法看到的地球外部,其实包裹着磁场,这些磁场帮我们抵御来自宇宙的射线和太阳风攻击,让地球上的生物可以免于辐射的侵扰。
而地球的磁场起源的说法很多,其中“发电机学说”是备受认可的一种。该说法认为,地球内部的导电液体会在旋转流动的时候产生稳定的电流,从而让磁场产生。
磁场抵御宇宙辐射
因此,按照这种说法来看,地球磁场的产生和存在,与地核的“物质形态”有着密切的关系,一旦地核在冷却之下“凝固”的态势越来越明显,那么就无法通过发电机效应来制造出稳定的磁场了。
届时,地球将会失去磁场的庇护,直面宇宙当中并的各种高能粒子流。
当然,这个过程不是一蹴而就而是循序渐进的,当磁场完全消失之后,我们的大气层还能抵挡一部分,不过在失去磁场之后,大气也会疯狂的“逸散”,变得越来越稀薄。
毫不夸张的说,到时候的地球就会变成咱们现在看到的火星,成为了一片荒芜的死亡之地。
火星可能变成地球的“未来”
但科学家表示,虽然现在的研究结果显示地核冷却的速度比预期要快,但是大家也不用过于担心。
以现在的情况来看,地核冷却到影响磁场和人类生活的状态,还需要很久,这个时间跨度至少是以“亿年”为单位的。
所以人类文明应该不会因为地核冷却而面临灭顶之灾,毕竟在这之前我们可能就因为破坏环境等多个原因,亲手将自己送上了断头台。
再者咱们出现的时间,和地球漫长的演化时间相比可能就只有1秒钟,想在这1秒内偶遇地球变成“死星”,那必须足够“幸运”。
地球的演化时间
实际上,相较于预测未来,更多的科学家对远古地球的演化更感兴趣,他们想知道早期地球是怎样的,地核、地幔等多重结构,究竟是如何形成的。
早期地球与现在地球的对比
早期地球的演化早期地球指的是处在黑暗时代的地球,具体时间是45.6亿年到40亿年期间。在这期间就已经出现原始地核了,它差不多是与地球一起诞生的,相当于“心脏”般的存在。
科学家认为失4450Ma之后的地核大小与现今的地核大小基本一致,只是液态外核在不断冷却缩小,而固态内核在不断增大从锆石年龄得出最早地壳大于4480Ma,而从Sm-Nd体系获得的最早地壳年龄为4470Ma,比后期地核形成要早。早期地球的形成猜想
可见,原始地核和地幔分离的时间大约在44.5亿年左右。当它们彻底分离之后,地幔之上并未直接形成地壳,而是经历了长达1亿年左右的演化。
因为根据整体地球的Nd丰度模式研究结果来看,早期的地壳是在深部地幔当中的,它与早期的地幔对流产生了混合。
需要注意的是,原始地球在地幔和地核分离之初,大洋岩石圈和大陆岩石圈并没有分开。所以难怪古书神话当中在形容“天地”形成最初的时候,总是会用到“混沌”这个词。
以现在的推测来看,那时的地球确实是“乱七八糟”的,由于各个部分之间没有明确的界限,就导致很难区分开来。
生于“混沌之间”
此外,早期地球的演化可能更加的“猛烈”。以现代的观点看来,我们地表的火山活动和其他地质活动,都是源于地核的“翻腾”,所以地核的热量及活跃程度与地质活动有着密切的关系。
因此,在地球形成之初,处于幼年阶段的地球可能比现在还“活泼”。并且按照地幔对流起源的猜想,那时的地球不仅在内部翻腾,还受到了外部撞击的影响。
像陨石、小行星等撞击,都会让硅酸盐地幔出现广泛熔融的情况,最终让地表出现壮观的“岩浆海”。
“岩浆海”
总之,当我们回顾地球在早期的演化就会发现,许多明显的变化都是以“亿年”为单位的。
咱们人类对于地球而言确实是弹指一挥间的存在,所以不必过于忧心地球热量丧失的问题,毕竟在过去的几十亿年之间,也没见地球因为布里奇曼石的超强导热性,将自己搞“熄火”。