地核為什麼和太陽一樣熱?還能不斷地產生磁場,能量來自哪裡?

天空之城 2021/03/03 檢舉 我要評論
 

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很難想像我們地球的核心有一個和太陽表面溫度相當的「小太陽」,溫度大約是6000K,自地球形成以來至今已經45億年的歷史了,它依然沒有完全冷卻;

地球上的板塊漂移、地震、火山活動、地熱、磁場都是高溫液態核心存在的證據,說明了地球現在還很活躍,正值壯年,而一顆已經「死亡」的星球,也就是核心完全冷卻的星球,並沒有以上的現象。

例如月球、水星、火星,它們已經停止了所有的地質運動,也已經沒有一個活躍的火山,當然它們也都沒有了磁場。

那麼為什麼地球的內核還沒有冷卻呢?它的能量來自於哪裡?

原始能量的來源

45億年前的太陽系還是一個原始的行星盤,裡面沒有任何的天體,但其中包含著豐富的元素,涵蓋整個元素週期表,當然這些元素已經在氣體雲中形成了各種化學分子,這些都是上一代恒星死亡後留些的物質。

在引力的作用下,那些密度更高的地方就會聚集越來越多的物質形成「星子」,可以理解為天體的胚胎,很顯然太陽是吸引物質最多、最快的天體,它的品質占到了整個太陽系品質的99.8%。

當太陽在足夠的溫度和壓力下點燃核聚變以後,輻射壓力也就是太陽風會將大量的輕元素吹離自己,在內太陽系則會保留下更多的重元素,外太陽則會留下大量的氫和氦。

所以在內太陽就形成了一些岩石天體,這些天體的外層只有少量的大氣,例如金星、地球和火星,水星由於品質太小,且離太陽太近,它的引力留不住輕飄飄的大氣。

而在行星形成的時候,大量的物質團塊會以非常高的速度向一塊聚集、碰撞,這個過程就會釋放出大量的引力勢能,並且轉化為熱量。

因此地球剛形成的時候,完全就是一顆熔岩的世界,那時不僅地核是熔融的液態,就連地表都是佈滿高溫岩漿。

這就是地核最初熱量的來源,來自於引力勢能的釋放。

當一些塵埃落定以後,經過數億年的時間,太陽系就不再是那個最開始塵土飛揚的混亂模樣,而是形成了一個各大天體繞自己軌道穩定運行的行星系統。

地球就開始進入了冷卻的階段,冷卻當然是由外到內地進行,而且非常緩慢,因為只能通過熱輻射的方式向太空輻射熱量。

直到今天,地球的核心依舊保留著非常高的溫度。

那未來地球會徹底冷卻嗎?

其實地球核心的能量除了最初形成時留下的以外,一直以來地球還有源源不斷的能量供應,就是核心深處的重元素衰變產生的熱量。

我們知道在引力的作用下,重元素會沉降氫元素會上升,所以在地球的內部蘊含著大量的重元素,理論上只要比鉛重的元素都會在有限的時間內發生衰變,直到變成鉛。

所以在45億年間,地球核心一直經歷著元素的衰變,這種緩慢的核反應一直給地球核心提供著能量。

但是這種能量的輸入非常小,遠沒有地球向外空輻射的熱量多,因此地球還是在持續的冷卻,未來地球也會像月球、火星一樣變成一顆死亡的星球的。

但是這個時間尺度非常長,可能需要幾百億年的時間,總之等到太陽死亡地球都不會徹底冷卻的,所以我們不需要擔心。

而且可以肯定的是,像是在地球深海當中,那些依靠地熱生活的生物,太陽死亡對它們來說無關緊要,雖說導致地球已經被冰封,但它們依舊可以暢遊在地球寒冷、黑暗的深海底部。

我們沒有鑽透地球,如何知道地球的結構?如何知道地球有一個液態核心?

說實在的,人類雖然生活在地球上,但是對地球內部的瞭解非常少,因為我們無法下到地下去看,原因是地球直徑太大了,我們無法鑽穿地球。

人類最深的鑽孔一萬多米,相對於地球12742公里的直徑來說,就像是擦破了地球的一層皮而已,我們根本看不到地底的真實世界。

我們能夠瞭解地球結構的辦法只有通過地震波間接的探測。

地震波分為P波和S波,也就是縱波和橫波,縱波是壓縮波,震盪的方向跟波傳播的方向一致;橫波就像是在水面中擴散的漣漪一樣,震盪的方向跟波傳播的方向垂直。



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