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地球要涼了?科學家:地球內部的冷卻速度遠超預期
2022/01/20
2022/01/20

由于人類活動,加劇全球變暖,導致目前的全球氣溫不斷創下歷史新高,不僅是人類有記錄以來的歷史之最,而且至少還是12萬年來之最。雖然目前的地球表面氣溫還在持續升高,但地球內部的溫度卻在不斷下降。

不僅如此,一項刊載于《地球與行星科學快報》(Earth and Planetary Science Letters)的新研究顯示,地球內部的冷卻速度比預想的更快。那麼,地球內部變冷將會造成什麼後果?

地球內部還是非常活躍的,最近備受關注的東加火山大爆發就是很好的一個例子。任何地質活動都需要消耗能量,火山大規模噴發更需要巨大的能量支撐,這一切都源于地球深處的強大熱源。

地球半徑約6371公里,內部結構主要分為三大部分。最外層是地殼,主要成分為玄武岩、花崗岩,厚度幾十公里。下一層是地幔,主要成分為矽酸鹽岩石,厚度2900公里。地球的最內部結構是地核,主要成分為鐵、鎳,外地核是熔融狀態,內地核是固態,總厚度約3400公里。

地球內部要比地表熱得多,越靠近地心的地方,總體上越熱。地殼表面的平均溫度為14 ℃,但地殼深處溫度可以達到一兩百度。而地幔的溫度可以超過1000 ℃,靠近地核地方的溫度可達3700 ℃。地核溫度最高,最中心的溫度高達5430 ℃。

也許除了地球最深處的固態鐵之外,地球內部幾乎所有的物質都在不斷運動,所有這些運動都會消耗能量。地球內部不像太陽那樣可以進行核聚變產生熱量,那麼,地球的內部能量來自于哪裡呢?

這一切與地球的起源有關。在46億年前,一團原始星雲通過引力坍縮作用,在中心吸引了大量的氣體雲,最終形成了太陽。在太陽誕生後,還有大量的氣體和塵埃繞著太陽旋轉,形成一個原行星盤。

原行星盤中的物質互相碰撞,塊頭變得越來越大,產生大量的微行星。當個體的尺寸超過1公里後,它們的引力會吸引更多的物質,加速成長。最終,我們的地球從原行星盤中誕生。

地球剛剛誕生時,經歷了一系列的猛烈撞擊,巨大的撞擊能量讓整個地球幾乎處于熔融的狀態。隨著碰撞的減少,地球不斷向外輻射能量,地球逐漸降溫,表面固化。

雖然地球不能像恒星那樣核聚變,但地球內部存在鈾-235、釷-232等放射性元素,這些元素經過放射性衰變後,可以釋放出能量,讓地球內部還能持續輸出一些熱量。

在地球原始熱量和放射性衰變熱量的共同作用下,驅動了諸如火山活動、板塊運動等地質活動。更為重要的是,活躍的地球內部讓地球形成了一個全球性的磁場,這可以偏轉來自太陽的高能帶電粒子,避免地球上的生命遭受致命的輻射。

但在這項新研究中,蘇黎世聯邦理工學院的科學家通過研究發現,地幔中普遍存在的布氏岩導熱能力要比此前認為的更快1.5倍,這意味著熱量更容易從地核傳遞到地幔,加速了地球內部冷卻的速度。

先前的研究表明,數十億年前的原始火星可能與地球一樣,表面有大氣層和液態水,有條件孕育出生命。但由于火星內部快速冷卻,導致磁場消失,太陽風直接襲擊火星表面,剝離了火星大氣層,讓液態水也不復存在。很快,火星變得無比荒涼。

隨著地球內部繼續降溫,直到有一天無法維持磁場的形成,地球會逐漸演變成現在火星的模樣。當然,地球要比火星大很多,內部降溫的速度比火星更慢。在那一天到來之前,人類還有足夠的時間來應對。

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