無意之中發(fā)現(xiàn)

地球自從誕生以來已經(jīng)走過了45億多年的歲月，在這漫長的歲月中，地球經(jīng)歷了大大小小的危機(jī)，但好在這些危機(jī)最終都成為歷史，地球也還在宇宙中繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)著。

地球的演化在過去幾十億年中，幾乎由內(nèi)至外的在發(fā)生改變，早期地球在大氣層建立，海洋循環(huán)后就逐漸出現(xiàn)了生命。而在看不到的地方，也就是地底深處，這里同樣也發(fā)生了許多改變，最明顯的就是地幔、地殼與核心的運(yùn)動變化了。

這些變化使得陸地逐漸形成今天我們所熟知的樣子，今天的科學(xué)家在對地球的研究發(fā)現(xiàn)中看到了以往我們所不熟悉的樣貌。簡單地說，地球的形成就是一個(gè)炙熱核心在流動巖漿逐漸與海洋作用的冷卻下，完全覆蓋地表的一個(gè)過程。

而科學(xué)家最新的發(fā)現(xiàn)指出，地球的內(nèi)核正在慢慢地冷卻，同時(shí)地核的冷卻速度遠(yuǎn)超過科學(xué)家們的預(yù)期。這個(gè)消息不禁讓人為之震驚，難道地球要“涼”了？

不知道聽到這個(gè)消息的你此刻是什么樣的心情，可能會變得復(fù)雜起來，難道在未來，人類真的要在自己的家園走向滅亡嗎？先別急著灰心，還請收起你悲憫的心情，接下來是解答問題的時(shí)候。

最開始，科學(xué)家并不是在研究地球核心到底冷不冷的這個(gè)問題上去解答的。他們想知道地球到底會不會變小，很奇怪對吧。美國宇航局蘭利研究中心的一名物理學(xué)家在2022年1月初得到的一項(xiàng)研究結(jié)論。

他的研究發(fā)現(xiàn)地球每年會有大約8.27萬噸的空氣逃離大氣層，考慮到其他因素，折算下來，實(shí)際會損失6萬多噸的物質(zhì)。所以他認(rèn)為地球在逐漸變小。

地球上的一些火山活動也是一個(gè)主要的原因，火山爆發(fā)出來形成的大氣在補(bǔ)充地球大氣的同時(shí)，也會損失一部分物質(zhì)。而地球幾乎沒有任何可以補(bǔ)充這些物質(zhì)的方式，都是通過外界來進(jìn)行補(bǔ)充，比如一些隕石、彗星帶來的什么物質(zhì)等。

本來這篇學(xué)術(shù)研究應(yīng)該是吸引焦點(diǎn)的主要刊文，但同期的蘇黎世理工大學(xué)很快就在這篇報(bào)道后發(fā)表了關(guān)于地球內(nèi)部變冷的研究結(jié)果。

地球的演化過程可以看作是由內(nèi)部深處釋放的巨大熱能驅(qū)動的，地球地核區(qū)域會向地表釋放大量的熱量，這種能量驅(qū)動著地幔對流和一些構(gòu)造活動。而在這個(gè)活動中，熱熔核與固態(tài)地幔礦物直接接觸的核幔邊界，在地核熱能的傳遞過程中發(fā)揮了重要作用。

問題在于，整個(gè)地球的歷史演化過程中，地球的這種形成過程，或者說散熱過程，它的散熱速度有多快，是否與地球的活躍時(shí)間有著密切的聯(lián)系。為了解決這些疑問，科學(xué)家們對地核內(nèi)部做了詳細(xì)的研究調(diào)查。

實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家通過脈沖激光加熱金剛石砧臺，以模擬深部下地幔的高壓高溫狀態(tài)，對單晶布氏巖的原位輻射熱導(dǎo)率進(jìn)行測量。單晶布氏巖和橄欖石類似，都是埋藏于地下600公里深處的高強(qiáng)度晶格體。

這種礦石有非常強(qiáng)的導(dǎo)熱能力，如果對其進(jìn)行高溫加壓可以得到它們的相關(guān)吸收光譜，經(jīng)過多種實(shí)驗(yàn)樣本的數(shù)據(jù)分析和對比后，室溫和高溫下有幾乎無法區(qū)分的光譜。也就是說，無論溫度是否會變化，這類礦石的導(dǎo)熱效果都能夠一樣保持下去。

這證實(shí)了吸收系數(shù)在高溫下幾乎沒有增加，也就是說下地幔底部的礦化物等鈣鈦礦等物質(zhì)，要比之前科學(xué)家認(rèn)為的導(dǎo)熱率高1.5倍。地球在未來可能會進(jìn)一步加速地幔的冷卻。

過去科學(xué)家們認(rèn)為地球的內(nèi)部散熱是很難傳遞的，同時(shí)地球內(nèi)部還有各種放射性元素衰變，這也會釋放出大量的熱量。地球內(nèi)部的導(dǎo)熱還會在大陸、海洋這里得到減緩。

布氏巖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這類礦石的導(dǎo)熱在地幔位置有著強(qiáng)力的散熱效果，這種效果在熱量緩緩傳遞出去前會在這里經(jīng)過一個(gè)加速區(qū)。

看起來比較糟糕

這么一看，地球就像一個(gè)年輕人一般，開始走向衰老。與太陽不同，地球的衰老和太陽有著本質(zhì)區(qū)別。地球內(nèi)核的形成根據(jù)現(xiàn)有的說法是來自于碰撞學(xué)說。

初期的太陽系在行星系統(tǒng)完成以前，地球是各種碎石、碎片的集合體，在引力的作用下，這些物體相互碰撞。碰撞帶來的巨大能量形成了地球的內(nèi)部核心，也正是這塊核心給地球帶來了動力。

核心不斷運(yùn)作的過程中使得內(nèi)核中的各種放射性元素得到釋放，能量的聚集讓地球有了自身引力。逐漸在星系里穩(wěn)定下來的地球，開始在內(nèi)核的作用下形成地幔，地幔的運(yùn)動一層一層地推進(jìn)形成地殼。

整個(gè)循環(huán)狀態(tài)就像是洋蔥一樣，地球在完成初步演變后，剩下被包裹的核心就成為了其動力的主要來源。但這個(gè)動力是有限的，因?yàn)榈厍虿⒉幌裉栆粯樱軌蛲ㄟ^核聚變產(chǎn)生能量。地球的核心能量是來自于碰撞所剩下的，所以從本質(zhì)上來說，這份能量有用盡的那一天，而且比太陽更快。

科學(xué)家對布氏巖這類礦物的導(dǎo)熱速度完成分析后，之所以認(rèn)定地球在冷卻也是因?yàn)樗膶?dǎo)熱速度太快，超出了地球本身的散熱過程。好在地球最外層還有海洋和陸地，以及大氣層的保溫作用，才不至于讓地球變得像火星一樣荒涼。

不過現(xiàn)在看來，地球的結(jié)局正在往這里走去。地核的形成不僅是地球有了自身引力那么簡單，還有它的磁場。運(yùn)動中的地核給地球帶來了強(qiáng)大的磁場，這可以保護(hù)我們不受太陽風(fēng)的影響。

看一看月球就知道，經(jīng)受太陽風(fēng)和各種輻射的侵害，月球上已經(jīng)沒有剩下太多東西，上面就連引力也比地球小得多。磁場在完全消失后，地球會受到太陽風(fēng)的直接傷害，大氣層消失、水分蒸發(fā)、溫度驟變都會讓這顆藍(lán)色星球變得黯淡無光。

地核的運(yùn)動還有一個(gè)作用就是陸地和海洋的變化，陸地可不是碰撞后冷卻形成外殼那么簡單。這里面還有地核的一份功勞，地核的運(yùn)動在實(shí)時(shí)地影響著地幔的活動，下巖圈的活動讓地幔逐漸形成新的外殼。

地幔的擠壓使得這些外殼逐漸向上抬升，同時(shí)這也會影響陸地板塊的活動變化，而非早期科學(xué)界所說的大陸漂移學(xué)說。海底火山的運(yùn)動也是地核能量的一種釋放，有了它，生命才在海洋底下孕育出來。

整個(gè)地球內(nèi)核的冷卻基本是不可逆的過程，為什么說是基本在于，地月的潮汐力在微弱的作用于地核內(nèi)部。潮汐力對海洋的拉扯給其帶來的能量會傳遞在內(nèi)部的巖漿，巖漿的周期性運(yùn)動也是潮汐力的體現(xiàn)。

這份能量可以減緩地球內(nèi)核的能量散失不是那么快，不過從天體運(yùn)動的整體上看，地月的潮汐力非常綿薄，起不到一種平衡的作用。對于地球的這個(gè)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)我們并不用擔(dān)心太多，畢竟這種冷卻只是比預(yù)期快得多，也不是馬上就會造成嚴(yán)重后果的事。

科學(xué)家對于地球內(nèi)部的研究也不是最近才開始的，根據(jù)過往的記錄分析顯示，地球從誕生以來，整體溫度也才下降了500攝氏度。這點(diǎn)熱量散失對于地球來說根本算不上什么，只是它確實(shí)加速了這一進(jìn)程。

但科學(xué)家目前還不清楚這種加速到底比過去快了多少，目前人類對于地底的研究還不及對海洋的研究。受限于科技水平，一些探測設(shè)備也無法進(jìn)入地球內(nèi)部，只能通過觀察去推算地球的各種變化。

需要密切關(guān)注地球

說完這件事之后，希望大家不會再對這個(gè)分析有著恐懼的看法，畢竟我們是看不到那一天的，未來人類也不會。至少展開一點(diǎn)想象力來講，太陽在未來十億年的變化會開始變得越來越熱，這種過程會加熱地球外表，可能還等不到地球的冷卻，地球會在太陽膨脹化的炙烤下變成第二顆水星。

回過頭來，那科學(xué)家又是怎樣去推算地球內(nèi)部的這種變化呢？這其中的研究主要在地震學(xué)中，地震作為地球運(yùn)動的直接表現(xiàn)，就像一個(gè)人的精神狀態(tài)一般，地震的頻繁與否、震級大小、地震來源都是側(cè)面研究地球的最佳方法。

通過地震表現(xiàn)，科學(xué)家們可以分析地球的動力學(xué)。要知道地球內(nèi)核核心不完全是一個(gè)固體，內(nèi)核和固體地幔沒有一種剛性連接，所以科學(xué)家們一直認(rèn)為內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度可能要比地球稍快或者稍慢。

這種研究使地震學(xué)家在幾十年的時(shí)間里總結(jié)出了內(nèi)核的地震波特征的變化，并通過這項(xiàng)研究提出了各種關(guān)于檢測這種“異常”旋轉(zhuǎn)的方向。由于潮汐力對地球的自轉(zhuǎn)有著減緩的影響，這也使得地球內(nèi)核的運(yùn)動在天體軌道中逐漸變大，周期更長，速度更慢。

另一個(gè)最主要的問題也是前面所提到的，由于科學(xué)家并不是足夠清楚地球內(nèi)核的具體形成方式，礦石在導(dǎo)熱速率上的進(jìn)程加快到底有多少也是其中導(dǎo)致的一個(gè)難題所在。

目前最常見的還是通過熱力學(xué)去模擬一個(gè)地球內(nèi)核的冷卻過程，但受到地核-地幔邊界的限制，整個(gè)模擬可以說是一種估算的成分在里面。這個(gè)邊界被認(rèn)為比上覆蓋的地幔熱出226~1526攝氏度，這里形成了一個(gè)熱邊界層。

該邊界層被認(rèn)為有類似地球表面的地形，由上覆蓋地幔的固態(tài)部分對流支撐，這樣的運(yùn)動表現(xiàn)還體現(xiàn)在它阻止了內(nèi)核的生長。科學(xué)家在對過去潮汐力和內(nèi)核共振的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)可它們的周期關(guān)系，大約是在2~3億年。

這種邊界可能會影響外核富含鐵流體的運(yùn)動方式，也是地球磁場形成的最終原因。綜上所述，地核的研究整體還處于一個(gè)理論階段，需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行支持，這次的發(fā)現(xiàn)將會給科學(xué)家?guī)硇碌膶?shí)驗(yàn)支持。

地球作為我們賴以生存的家園，我們在短短百年的時(shí)間里就面臨著環(huán)境破壞所帶來的侵害。現(xiàn)在我們需要重新去認(rèn)識思考，人類作為一種智慧生命，是否能夠在這樣一個(gè)有限的時(shí)間里去做出改變，答案卻不得而知。對此，我們能做的只有去不斷學(xué)習(xí)。

標(biāo)簽： 冷卻速度 地球內(nèi)部