地球已经形成45亿年,为什么地核的热量还没有消耗完?
地球能够成为一颗美丽的生命星球,有两个重要的因素,一个是拥有厚厚的大气层,可以保护地球表面的生态环境,另一个则是宽广的磁场,磁场不仅可以保护大气层向太空的逃离,而且还可以有效隔绝宇宙磁场和太阳辐射对地表的伤害。
那么强大的地球磁场是如何产生的?根据现代科学的研究认为,是由于地球最中心有一个巨大而炽热的核心,我们称之为地核。
相信很多朋友都知道,地球是一个岩质行星,有着三层结构,分别为地壳,地幔和地核,地壳是最外层的固态结构,大部分的生物都生活在地壳的表面,地幔则是一个流动的高温岩浆层,分为上地幔和下地幔,而地球中心的位置则是地核,分为外核和内核,其中外壳是熔融状态,内核则是由铁和镍构成的高密度固态结构。
地球的内部,随着深度的不断增加,压力和温度也在不断提升,到了地核,温度则达到了6000摄氏度左右,这个温度比太阳表面的温度还要高。很多朋友会好奇:地核如此高的温度是如何来的?
要了解地核温度的形成原因,我们就需要回到46亿年前,看一看太阳系的整个演化过程。太阳系形成于一片巨大的太阳星云,大约在46亿年前,现在太阳系的位置只是一片原始星云,科学家称之为太阳星云。
随着星云在引力的作用下不断坍缩,大部分物质都向星云中心凝聚,最终演化出了恒星太阳。太阳诞生之后,剩下的边角物质围绕太阳旋转,形成一个盘状结构,我们称之为"原行星盘"。
"原行星盘"中的物质继续碰撞吸积,形成了多达100颗大小不一的行星,地球就是其中之一。100多颗行星继续发生着碰撞融合,最终剩下的只有八颗行星,整个恒星系的演化也就完成,逐渐稳定了下来。
地球的形成也是通过不计其数的碰撞实现的,最初只是一个行星胚胎,随着碰撞的继续,变得越来越大,成为了一颗行星。物质在碰撞的过程中,会产生一定的热量,这其实很好理解,物体碰撞会产生热量,就是动能转化为热能的一个过程。
无数的物质碰撞,让地球本身凝聚积累的热量越来越大,由于在太空环境中,热量的传递只能通过辐射的形式进行,而辐射本身就是热量传递效率最低的一种模式,所以,地球凝聚出来的热量大部分都叠加起来,辐射到太空中的非常少。
碰撞还在继续,整个地球都处于高温熔融状态,随着地球周围物质越来越少,碰撞也在不断减少,清空了地球周围的空间之后,地球也完成了行星早期的演化。
在随后的岁月里,地球开始降温,而降温并不是均匀的,离地核越远的位置,降温的速度也越慢,就这样随着地球的降温,地球形成了地壳,地幔,地核的三层结构。
随着地壳和地幔的形成,地核的热量散失也变得越慢,如果仅仅是这样,随着时间的推移,地核现在的热量可能早已散失殆尽,根本不会有现在继续发热的高温内核。
现在的地核仍然有着超大的热量,6000摄氏度左右的高温,说明地核的热量来源还有其他的方式,那会是什么?科学家研究后发现,原来是放射性元素的功劳。
放射性元素的原子核是不稳定的,能够自发地发生衰变,在此过程中会释放出各种粒子,射线以及热量,这些热量补充到了地核的热量库中。那么这些放射性元素是如何保存在地球内部的?
其实并不复杂,在地球早期形成的过程中,由于整个星球都处于熔融状态,轻的物质会上浮,重的物质则会不断下沉,而含有放射性元素的物质基本都是比较重的,它们更容易沉积到地心深处。
放射性物质的"半衰期"是非常长的,短则数亿年,长则可以达到上百亿年。正是有了这些放射线物质通过不断衰变,补充地核的热量,才让地核能够一直保持一个高温的状态。
当然,这种状况并不会永远持续下去,随着地核放射性物质的不断消耗,在未来的某一天,地核的温度也会不断下降并最终彻底冷却,那个时候,地球将会成为一颗死星。
只不过,要实现这个过程,需要的时间还是比较长的,根据目前科学家的研究认为,23亿年之后,地核才会因为无法获得足够的热量而逐渐降温,要完全冷却则需要至少上百亿年才能够完成。
当然,以上这些只是理论上的一个数据,事实上,地球因为有了人类文明之后,未来的命运就有可能脱离原本的轨迹,朝着更复杂的方向前进。
正常情况下,地球的内核会在23亿年之后开始冷却,地球也会一步步走向死亡,可是人类的存在却有可能改变这一切。地核会降温是因为没有了热量的供应,而热量的供应来源于放射性物质,只要我们能够给地核填充放射性物质,是否就能够一直延续地核的高温状态?
理论上是完全可以的,只要人类的科技实力达到一定程度,深入地核将不再是难事,而放射性物质我们可以从太空中的其他天体上获取,然后通过科技的力量填充到地核深处,这样就可以保持地核热量的充足供应,地球也能够一直活下去。
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