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?qū)o人探測器派往遙遠的宇宙空間,但對于地球內(nèi)部的鉆探卻似乎沒有辦法。
蘇聯(lián)曾經(jīng)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(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu),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(zhì)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(nèi)部不同部分的結(jié)構(gòu)特點。
依據(jù)這些特點,我們將地球的結(jié)構(gòu)由外而內(nèi)分為地殼、地幔和地核,而地核又可以分為外核與內(nèi)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(zhì)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(nèi)核則可以達到6100℃至6800℃。
內(nèi)核的溫度雖然比外核高,但外核是緩慢流動的液態(tài)物質(zhì),而內(nèi)核則是固態(tài)的。這是因為物質(zhì)的熔點會受到壓強的影響,壓強越大,熔點越高,由于內(nèi)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(zhì)。地球內(nèi)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(nèi)部的放射性物質(zhì)衰變。不過放射性物質(zhì)衰變會逐漸減少,地球內(nèi)部的熱量也會逐漸喪失,所以地球會緩慢變冷。
地球內(nèi)部降溫主要通過兩種方式,一種是熱傳導(dǎo),地核的熱量會經(jīng)由地幔傳遞給地殼,進而傳導(dǎo)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(xué)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(dǎo)系數(shù)很高,它很可能作為一種中介物質(zhì),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(zhì),這種礦物的導(dǎo)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(dǎo)的中介物質(zhì),則會進一步加速地球內(nèi)部的熱量傳導(dǎo),也就是說地球冷卻的速度可能會比此前預(yù)測的更快。
地球內(nèi)部如果變涼了會怎樣?
地球內(nèi)部一旦冷卻,對流就會消失。沒有了鐵鎳物質(zhì)的對流,就不會產(chǎn)生電流,不產(chǎn)生電流就沒有磁場,失去磁場的保護之后,太陽風(fēng)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(nèi)部冷卻的速度一直加快,那也是幾十億年以后的事情了……