地球的地核会冷却吗(会)

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这些年人类探索到的行星越多,就会愈加感慨还是地球更年轻、具有活力,因为大部分行星的内核都已经冷却,这导致它们看起来死气沉沉,表面一片荒芜。

可大家没想到,地球也不禁“夸”,因为就在2022年1月《地球和行星科学快报》上发布了一项研究成果,进行该研究的科学家们指出地核正在冷却,速度甚至比预想的还要快

那么,地球的热量真的在流失吗?这些热量最初究竟是怎么来的?

地核为何会如此炽热?

想知道为什么地球的散热大于预期,我们就先要知道地球的热量是怎么来的。

一般来说,咱们所说的地球热量指的都是地球的内部热量,它是驱动板块构造、地幔对流、让地球自己“发电”的关键动力,大家甚至可以直接将其当成是地球发展和演化的原动力

在地球内部热量当中,地核产生的热量占比还是比较高的。

地核的半径大约为3480千米,是由铁、镍等较重的元素构成的,温度很高,能够达到4000到6800摄氏度

不难看出,地核的温度已经与太阳表面的温度有得一拼了。那么,为什么地核会这么热呢?

根据备受认可的星云假说来看,地球也是从星云中诞生的,而在诞生之前,有着明显的“吸积过程”。这个吸积过程使得大量的热量产生,将聚集起来的物质加工成了熔融状态。所以,最初的地球表面分布着的是火热的岩浆海洋。

地球的地核会冷却吗(会)

随后密度较大的物质元素开始下沉,直至抵达地心,我们现在看到的地球内部圈层就是在此时慢慢形成的。

在这个过程当中,各个物质之间的摩擦会产生大量的热量,而地幔的传热性又没有这么好,久而久之,就让许多热量依旧存在了地核当中。

这也是为什么,地核在压力如此恐怖的情况下,依旧能让外核维持液态的原因。除此之外,地核就像是一个天然的核反应堆,大量的放射性元素在这里衰变放热

当然,虽然地核很炽热,但不代表它在这些年间没有热量流失。当地核通过液态外核和固态地幔进行热量“对流交换”的时候,就会出现热量流失的情况。所以在几十亿年间,地球是在不断降温的,这种温度的变化由内到外逐渐明显。

值得一提的是,由于地核被层层包裹,所以对流丧失的热量也比较少,导致人们一直对地球内部的温度变化没有进行刻意的研究。

可是诸多科学家在《地球行星科学快报》上发表的文章却显示,我们在过去可能小看了地核冷却的速度。那么,论文到底讲了些什么呢?

地核正在冷却

这篇文章的全名叫做《核心-地幔边界单晶布里奇曼石的辐射热导率及其对地球热演化的影响》,不少人可能觉得,每个字都认识,组合在一起却看不懂了。那么,就让我们先介绍一下该文章的主角“布里奇曼石”。

布里奇曼石是地球上最丰富的矿物之一,从试验测试和理论计算来看,它在下地幔体积当中的占比高达75%。并且,布里奇曼石能够在下地幔的高温高压环境中保持稳定性,所以一直以来,它都是人们用来研究地幔动力学、地幔对流、弹性性质等问题的关键物质。

 

经过大量的对比研究,人们认为,它的热力学性质能够帮助我们对地球内部的情况进行探查,因为这家伙的热传导系数和热熔对于下地幔绝热温度的分布情况有着深刻的影响。

所以,科学家亚历山大·贡察罗夫、尼古拉斯·霍尔特格雷、宫岛信吉等人就在80GPa的条件下,测量了单晶布里奇曼石的辐射热导率,最终获得了和预期之间差异很大的结果。论文显示核心-地幔边界处的体积热导率比传统假设值高约1.5倍……地幔对流比预期的更强烈。所以地幔会被更有效地冷却,这最终将削弱许多由地幔对流驱动的构造活动,比传统认为的热传导行为所预期的要快。

地球的地核会冷却吗(会)

简单来说,此次的研究证明了,地核和地幔之间的热量对流,比人类想象的还要剧烈,这就意味着地球热量丧失的速度比预期要快。

除此之外,进行这项研究的苏黎世理工大学的科学家们,还通过对比计算,得到了地核温度下降的幅度,它在几十亿年间可能已经下降了500摄氏度

值得一提的是,由于地核的温度本身就很高,所以几十亿年丢失500摄氏度似乎不是什么严重的事情。如果它一直保持着与过去相似的热量丧失速度,那么人类就不用担心地核彻底冷却,地球也变为“死亡星球”这件事,毕竟我们的文明别说几十亿年,恐怕都难以再维持几千年。

当然,在知道可以布里奇曼石研究“地球内部散热”之后,人们还会继续跟进探索,实时监控地球内部散热状况。毕竟,一旦地核哪天因为什么意外彻底冷却,那后果将是人类无法承受的!

那么,地核冷却后,地球会遭遇什么呢?

如果地核冷却,将会发生什么?

大家都知道,人类如今在寻找宜居星球的时候,除了会关注是否有液态水,对磁场也很在意。不过,迄今为止,我们好像都没发现哪颗备选的移民星球,有地球这样强大的磁场。

 

对于地球磁场的来源,人们有过诸多猜想,最终大家将目光聚焦在了地核之上,认为它就是地磁场的起源。因此,地核也被誉为“发动机”

在这一观点下,地磁场的产生与地核中液态物质的对流有着密切的关系

因为物质对流,地核中才能一直存在热压电效应,这种效应产生了不断变化的电场。此时再根据麦克斯韦提出的位移电流来看,就能得出变化的电场可以产生磁场的结论。

不难看出,这之中物质的对流是关键所在,而物质对流的前提是,温度足够高。所以一旦地核冷却,那么地球磁场就会渐渐消失,届时地球上的所有生物将会直接暴露在宇宙辐射之下。相关的科学研究表明地球自诞生以来, 其地磁场强度一直在发生细微的变化。两千余年来, 地磁场强度减小了1.5倍。在近400年间, 地磁场的强度以每年 0.05�的速率减小。

地球的地核会冷却吗(会)

除此之外,地核冷却还代表着地球就此失去生机,成为一颗和火星相似的死气沉沉的天体。在这种情况下,地质活动会渐渐消失,如今依旧活跃的板块运动会停止,我们的“世界地图”将会成为固定的,那些依旧在生长的山脉、撕裂的峡谷都不再会有任何的变化。

由此可见,对地核温度进行监测还是很有必要的。若是情况不妙,人类还可以提前决定是搬出地球还是搬到地下,毕竟要是不做任何防护地待在地表就是自取灭亡。

地球的地核会冷却吗(会)

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