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地核比我们想象的还要狂野
地球的内核很热。温度达到5400摄氏度。
在你脚下2900公里的地方,有一个巨大的、炽热的金属球。
它是我们星球最里面的部分,地球的核心。它对你的生活有着深远的影响,尽管我们谁也看不到这个遥远而充满敌意的地方。核心大约有冥王星那么大,但科学家们在近一个世纪前,在发现核心的证据之前,在我们的太阳系中发现了那个遥远的世界。
凯斯西储大学研究行星内部的地球化学家James Van Orman表示,“这让我们知道了它有多遥远,尽管它就在我们脚下。”。
即便如此,地质学家对这个强大的球体已经了解了很多,它是由固体金属内核和液体金属内核包围而成的。但有些事情仍然很神秘,部分原因是由于多种原因,我们不能简单地在地球上挖掘一条前所未有的隧道。(一位地球物理学家提出了一项雄心勃勃的计划,将一个甜瓜大小的探测器送入地球内部,尽管将其送入这样的深度需要制造一场含有大量TNT的强烈地震)。
以下是我们对核心的了解,我们不知道的,以及为什么它在我们的生活中发挥着重要作用。
地球的分层:在中心是固体金属核心,周围是一个流体外核心。
为什么地核非常热
地球的内核大约有1200公里厚,主要由实心铁制成。这是一个相当大的物体,而且很热。它达到大约5400摄氏度,这几乎是太阳表面的温度。
内华达大学拉斯维加斯分校研究地球深处矿物化学的研究教授Oliver Tschauner强调:“它非常热。”
由于我们从未接触到地核(事实上我们甚至还没有穿过地球最薄的一层——地壳),你可能会想,地质学家们是如何自信地估计出地核的。根据对穿过地核的地震波的行为和速度的分析,他们知道它很大程度上是铁的。他们通过对铁和其他元素进行实验来模拟这些金属在地球深处被高温和高压包围的情况,从而确定了温度。
地核非常热的一个主要原因是大约45亿年前地球形成时的残余热量仍然存在。很久以前,地球形成于一个围绕新生太阳旋转的热旋转物质盘中。结合在一起形成地球的大块灼热物质含有大量的热量,经过这么长时间,这些热量仍然没有从地球的深处逸出。这是因为它的绝缘性非常好。地核上方是一层被称为地幔的地球热层;它的厚度高达2900公里,具有焦糖般的稠度,可以保持热量。
密歇根大学的地球物理学家Jie Li解释道:“地幔基本上是一层厚外套。它不允许地核很快冷却。”。
其他因素也有助于保持地核的高温,例如地球固体内核的结晶,这是一个很久以前的过程,也会释放热量。核心是热的,这一点至关重要,因为这些温度有助于创造维持地球重要磁场的环境。“至关重要”可能是一种轻描淡写的说法。
地核如何维持保护生命的磁场
可怜的火星。
这颗红色星球曾经炙热的核心在很久以前就冷却了,如果没有加热的核心,它的磁场就会消失,使这个曾经富含水的世界暴露在来自太阳的无情粒子流中,称为太阳风。太阳风逐渐剥夺了火星厚厚的大气层,使其成为我们今天看到的寒冷、无情、被辐射的沙漠。对我们来说幸运的是,如上所述,地核是热而有力的,它维持着我们巨大的保护磁场。
“磁场对地球上的生命至关重要,”Li强调,“磁场对地球上的生命至关重要。”
磁场从两极循环出来,将有害的太阳能捕获在安全距离之外,这样它就不会带走我们的大气层。这种宝贵的大气层使我们的星球保持隔热和湿润,使生命得以繁衍。而流体核心负责创造这个宝贵的盾牌。你看,外芯主要由熔融的铁和镍制成,这是一种理想的导电流体。当它旋转时,它的作用类似于发电机,产生电流,自然产生大磁场。
地球磁场保护我们免受有害的太阳辐射。
产生地球磁场的流体金属外核中产生的电流。
然而,磁场中存在着我们还无法解开的谜团。地球炽热的内核一旦凝固,就会产生巨大的热量,驱动外核产生磁性运动。这维持了我们的磁场。但是,重要的是,地质学家认为这一过程直到大约30亿年前才开始,导致超过10亿年的时间无法解释。“在那之前是什么驱动了磁场?”Van Orman问道。“我们不知道。”更重要的是,岩石中保存着大量证据,证明地球磁场可以四处移动,甚至由于未知的原因而翻转。
幸运的是,我们很安全。动态磁场是正常的。
田纳西州中部州立大学的地球科学家Mark Abolins表示,“地球的磁场和地核的自转总是在变化,但科学家们没有找到强有力的理由相信,在过去大约190年中观察到的变化对磁场的保护性构成了威胁。”。“此外,科学家们知道,地球磁场每几十万年就会发生一次巨大的变化(逆转),在生命存在的数十亿年里,地球上的生命一直在经历多次逆转。”
即使指南针改变了,生活也会找到出路。
地核会停止自转吗?
和地球一样,地核也在旋转。但你最近可能会遇到一些不负责任的媒体报道,声称“地核停止旋转”或类似的事情。但这并没有发生。甚至没有接近。
那么发生了什么?尽管这是一个积极的科学研究领域,但在过去的几十年里,有研究表明,与地球自转相比,地核有时会稍微加速或减速。最近发表在主要科学期刊《自然地球科学》上的研究表明,地核停止旋转的速度比整个地球都快。但它仍在旋转,而且速度相当快。
“它不会停止旋转,”Van Orman强调道。
如果真的发生了,我们都会注意到的。可能会被抛入太空。
所以,我们巨大的金属核心是一个相当狂野的地方。它在亿万年内都不会冷却下来。它肯定不会停止旋转。它确实改变了自己的行为,原因尚不完全清楚。