上天容易,入地難,現(xiàn)在的人類雖然能夠離開地球踏入太空,并且能夠將無人探測器派往遙遠的宇宙空間,但對于地球內部的鉆探卻似乎沒有辦法。
蘇聯(lián)曾經進行了人類歷史上最深的一次鉆探,達到了12262米,但地球地殼的平均深度就有17千米,最深處更是達到了70千米,也就是說人類連地殼都沒有辦法突破,而地殼只是地球結構中最薄的部分,只占地球半徑的0.26%。不過人類雖然沒有辦法直接看到地球的內部結構,卻可以通過間接的方法去了解,那就是利用地震波。
地震波可以傳播到很遠的距離,而且其在不同的物質密度中,傳播速度會出現(xiàn)明顯的變化,利用這一特征,我們就可以推測出地球內部不同部分的結構特點。
依據這些特點,我們將地球的結構由外而內分為地殼、地幔和地核,而地核又可以分為外核與內核。地殼是由固體巖石組成的,地幔則是熔融狀態(tài),位于最中心的地核是由鐵和鎳組成的,做出這樣的判斷是因為地震波在地核中的傳播速度與在鐵介質中的傳播速度最為接近。
地核的溫度很高,外核可達4500℃至6000℃左右,而內核則可以達到6100℃至6800℃。
內核的溫度雖然比外核高,但外核是緩慢流動的液態(tài)物質,而內核則是固態(tài)的。這是因為物質的熔點會受到壓強的影響,壓強越大,熔點越高,由于內核處于一種極端的壓力作用之下,所以熔點大幅提升,就形成了固態(tài)的金屬物質。地球內部為什么這么熱?一方面是由于地球形成早期的隕石撞擊所致,另一方面則是源于地球內部的放射性物質衰變。不過放射性物質衰變會逐漸減少,地球內部的熱量也會逐漸喪失,所以地球會緩慢變冷。
地球內部降溫主要通過兩種方式,一種是熱傳導,地核的熱量會經由地幔傳遞給地殼,進而傳導到地表,但這種方式釋放的熱量是非常有限的,地球散熱主要依靠的還是熱對流。
地幔對流一年可達10厘米,而液態(tài)外核則能以每年10千米左右的速度對流,不過液態(tài)外核與地幔并沒有混合對流的現(xiàn)象存在。地幔在向低溫地表進行對流的過程中會形成巖石板塊,在遭遇地殼薄弱部分時還會以火山噴發(fā)的形式進行釋放。
近來瑞士科學家發(fā)現(xiàn),在地核與地幔交接的部分存在著一種被稱為“布氏巖”的礦物。
這種礦物的熱導系數(shù)很高,它很可能作為一種中介物質,正在加速地核到地幔的熱量傳遞。而且布氏巖冷卻之后還會變成一種由鈣和鈦組成的礦物質,這種礦物的導熱效率比布氏巖更高,一旦這種礦物持續(xù)增多,取代布氏巖而成為熱量傳導的中介物質,則會進一步加速地球內部的熱量傳導,也就是說地球冷卻的速度可能會比此前預測的更快。
地球內部如果變涼了會怎樣?
地球內部一旦冷卻,對流就會消失。沒有了鐵鎳物質的對流,就不會產生電流,不產生電流就沒有磁場,失去磁場的保護之后,太陽風很快便會將地球大氣吹散,失去了大氣的保護,地球生命將會直接暴露在紫外線和各種宇宙輻射之下。不過我們并沒有必要杞人憂天,即使地球內部冷卻的速度一直加快,那也是幾十億年以后的事情了……