自然科普:為什麽地核會這麽熱?
來源:新浪科技
發布時間:2020-09-03
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 新浪科技訊 北京時間9月3日消息,地核位於(yu) 地球的最內(nei) 部,具有極高的溫度,並且是自從(cong) 地球誕生以來就一直如此。而且,這一熾熱的內(nei) 核正是我們(men) 能夠在這個(ge) 星球上生存的原因!聽起來似乎有些奇怪,但的確如此——地核對於(yu) 我們(men) 的生存至關(guan) 重要。

  在深入到地球的最深處之前,讓我們(men) 試著多了解一點地球各個(ge) 層次的結構。

  分層的地球

  盡管人類的科技發展已經可以拍下黑洞的圖像,但要揭開我們(men) 自己星球的神秘麵紗卻並非易事。不過,通過對火山爆發帶來的岩石進行分析,以及對地震波(地震、火山爆發或其他擾動在地球內(nei) 部產(chan) 生的波)的研究,科學家對地球的內(nei) 部結構已經有了相當程度的了解。

  地球並不是一個(ge) 均勻的固體(ti) ,而是分成了許多層。地球是在大約46億(yi) 年前太陽係誕生時形成的。最初,它隻是一個(ge) 氣體(ti) 星球,但隨著氣體(ti) 相互作用,不同密度的物質開始分離,地球逐漸變成了今天的樣子——一顆內(nei) 部類似洋蔥的巨大岩石行星。

地球的分層結構。簡而言之,地核的高溫是由於儲存的原始熱量以及放射性衰變造成的
地球的分層結構。簡而言之,地核的高溫是由於儲存的原始熱量以及放射性衰變造成的

  地球的最外層是地殼。這是我們(men) 生活的地方,我們(men) 在此建造房屋、種植樹木,進行各種各樣的生產(chan) 活動。與(yu) 其他層相比,地殼非常薄。海洋地殼的平均厚度約8千米,主要由玄武岩和陸殼組成;大陸地殼的平均厚度約32千米,主要由花崗岩組成。

  地殼的下一層叫做地幔。這一層的厚度約為(wei) 2900千米。上地幔堅硬而易碎,下地幔則像半熔融的岩石一樣流動。地幔的上層與(yu) 地殼結合在一起,稱為(wei) 岩石圈,而半熔融層則稱為(wei) 軟流圈,岩石圈就在軟流圈上方滑動。

  地幔再往下就是地核,地核分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 部分——外核和內(nei) 核。外核主要由鐵和鎳組成,完全呈液態。它的溫度非常高,外側(ce) 約4400攝氏度,向內(nei) 不斷增加,在接近內(nei) 核處達到約6100攝氏度。外核大約有2300千米厚。

  穿過外核,我們(men) 就到達了地球最熱的部分——內(nei) 核。內(nei) 核的溫度高得難以想象,從(cong) 5000到7200攝氏度不等。最令人驚訝的是,即使在如此高的溫度下,內(nei) 核仍然完全是固體(ti) 的,厚度大約有1200千米。

地球各個構造層的剖麵圖
地球各個構造層的剖麵圖

  為(wei) 什麽(me) 地核會(hui) 這麽(me) 熱?

  對於(yu) 生活在地殼上的人類來說,很難想象地核的溫度會(hui) 比太陽表麵的溫度還要高。真正的問題也隨之而來,46億(yi) 年前的地球是如何產(chan) 生如此多熱量的?據研究,造成地核如此灼熱的原因主要有兩(liang) 個(ge) 。

  首先,這源於(yu) 地球形成時的吸積過程。當太陽係形成時,地球也開始繞著太陽運行。在強大的引力作用下,一些隕石和其他物體(ti) 聚集在一起,形成了巨大的行星。每當這種吸積過程發生時,就會(hui) 產(chan) 生巨大的熱量。

地球是通過吸積過程形成的
地球是通過吸積過程形成的

  行星形成過程結束後,物質開始根據密度分成不同的層。密度最大的物質沉澱在地核中,這一沉澱過程也會(hui) 產(chan) 生大量熱量。時至今日,地球的這些原始熱量仍然存在於(yu) 地核中,因為(wei) 地球在形成的時候無法將其迅速驅散,而現在這些熱量已經穩定下來。熱量隻能通過地殼消散,但由於(yu) 板塊構造如同毯子一樣,而地幔又不是一個(ge) 特別好的熱輸送器,因此這些熱量就會(hui) 在地核停留很長一段時間。

  地核高溫的第二個(ge) 主要原因是放射性元素(比如鈾)的衰變。放射性衰變導致了子同位素的形成,而這是一個(ge) 放熱過程。從(cong) 放射性衰變得到的熱量與(yu) 原始熱量之間存在微小的區別。有研究認為(wei) ,原始熱量主要集中在地核,而放射性衰變釋放的熱量在地球的其他層都有分布。

地核的溫度甚至比太陽的表麵溫度還高
地核的溫度甚至比太陽的表麵溫度還高

  那麽(me) ,地核真的對我們(men) 有如此重要嗎?

  地核的重要性

  我們(men) 還無法直接觀測地核,但通過分析來自其他行星核心的鐵隕石,以及對地球物理化學性質的研究,可以推測地核也是由鐵和鎳組成。雖然地核的溫度堪比太陽,但對於(yu) 維持地球上的生命至關(guan) 重要。外核是液態的,因此一直在流動。這種運動所產(chan) 生的對流便是地球磁場形成的原因。這個(ge) 磁場反過來又保護了地球生命免受太陽耀斑的影響,維持了適宜居住的大氣層。另一方麵,內(nei) 核有助於(yu) 磁場的穩定。

  外核的對流,以及外核產(chan) 生的熱量會(hui) 使其上方的構造發生運動,特別是地幔。這種運動有助於(yu) 板塊移動,從(cong) 而導致大陸移動和新的陸地地塊產(chan) 生。

  結論

  地核不僅(jin) 對人類,而且對包括動植物在內(nei) 的所有生物的生存都至關(guan) 重要。如果地核溫度降低,影響其固體(ti) 或液體(ti) 的狀態,那麽(me) 生命可能就將無法生存或茁壯成長。這就是地核所起到的重要的平衡作用。

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