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数十亿年来地球的核心是如何保持像太阳表面一样热的?

时间:2023-01-26 02:53 来源:网络 作者: 小叶

简介:描绘地球内部结构层的插图。(图片来源:forplayday/Getty Images)描绘地球不同层的插图。(图片来源:eliflamra/Getty I

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数十亿年来地球的核心是如何保持像太阳表面一样热的?


描绘地球不同层的插图。(图片来源:eliflamra/Getty Images)


(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(作者:黄世春):我们的地球的结构有点像洋葱——它是一层又一层的。从上到下,有地壳,包括你行走的表面;再往下,地幔,大多是坚硬的岩石;然后更深,由液态铁制成的外核;最后是内核,由实心铁制成,半径是月球大小的70%。你潜得越深,它就越热——核心的一部分和太阳表面一样热。


地心之旅


作为地球和行星科学教授,我研究我们世界的内部。就像医生可以使用一种称为超声检查的技术一样,为了用超声波拍摄体内结构的图像,科学家使用类似的技术对地球的内部结构进行成像。但是,地球科学家使用的不是超声波,而是地震波——地震产生的声波。


当然,在地球表面,你会看到泥土、沙子、草和路面。地震振动揭示了低于此值的内容:大大小小的岩石。这都是地壳的一部分,可能下降到20英里(30公里);它漂浮在称为地幔的层的顶部。


地幔的上部通常与地壳一起移动。它们一起被称为岩石圈,平均厚度约为 60 英里(100 公里),尽管在某些地方可能更厚。


岩石圈分为几个称为板块的大块,例如,太平洋板块在整个太平洋之下,而北美板块覆盖了北美的大部分地区。板块有点像拼图,大致组合在一起并覆盖地球表面。


板不是静态的;相反,他们移动。有时它是几年内最小的英寸。其他时候,有更多的运动,而且更突然。这种运动是引发地震和火山爆发的原因。


更重要的是,板块运动是推动地球生命进化的关键因素,也可能是必不可少的因素,因为移动的板块改变了环境并迫使生命适应新的条件。


热度在


板块运动需要热披风。事实上,当你深入地球时,温度会升高。


在板块底部,深约60英里(100公里),温度约为2,400华氏度(1,300摄氏度)。


当你到达地幔和外核之间的边界时,也就是1,800英里(2,900公里)以下,温度接近5,000华氏度(2,700摄氏度)。


然后,在外芯和内芯之间的边界,温度翻倍,达到近 10,800 华氏度(超过 6,000 摄氏度)。那是和太阳表面一样热的部分。在那个温度下,几乎所有东西——金属、钻石、人类——都会蒸发成气体。但是由于核心在行星深处处于如此高的压力下,它所组成的铁仍然是液态或固体。


外层空间的碰撞


这些热量从何而来?


它不是来自太阳。虽然它温暖了我们和地球表面的所有植物和动物,但阳光无法穿透地球内部数英里。


相反,有两个来源。一个是地球在45亿年前形成过程中继承的热量。地球是由太阳星云构成的,一个巨大的气态云,在岩石和碎片之间无休止的碰撞和合并,称为微行星。这个过程花了数千万年的时间。


在这些碰撞过程中产生了大量的热量,足以融化整个地球。虽然其中一些热量在太空中丢失,但其余的热量被锁在地球内部,其中大部分至今仍然存在。


另一个热源:放射性同位素的衰变,分布在地球上的任何地方。


要理解这一点,首先将一个元素想象成一个以同位素为成员的家族,给定元素的每个原子具有相同数量的质子,但不同的同位素表亲具有不同数量的中子。


放射性同位素不稳定。它们释放出稳定的能量流,转化为热量。钾-40、钍-232、铀-235和铀-238是保持地球内部温度的四种放射性同位素。


其中一些名称对您来说可能听起来很熟悉。例如,铀-235被用作核电站的燃料。地球没有耗尽这些热源的危险:虽然大部分原始铀-235和钾-40已经消失,但有足够的钍-232和铀-238可以再使用数十亿年。


与热核和地幔一起,这些释放能量的同位素提供热量来驱动板块的运动。


没有热量,没有板移动,没有生命


即使是现在,移动的板块也在不断改变地球表面,在数百万年和数十亿年的时间里不断创造新的土地和新的海洋。这些板块也在同样漫长的时间尺度上影响大气。


但是如果没有地球的内部热量,板块就不会移动。地球会冷却下来。我们的世界很可能不适合居住。你不会在这里。


想想看,下次你感觉到脚下的地球时。

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