科学家:地球内部的冷却速度远超预期,难道地球要“凉”了?( 二 )



热传导
热传导主要是固体热传递发生的方式 , 热辐射是物体凭借自身温度 , 向周围传递辐射热能的现象 , 热对流是针对流体以及流体的微观粒子运动而言 。 地球内核需要经过地幔、穿过地壳 , 才能达到地球表面 , 地幔是地球这颗“鸡蛋”体积最大的部分 。 而地幔的主要成分是各种各样的元素形成的氧化物、矿物质 , 科学家主要是从地幔中的矿物质的研究来判断地球内部热量的流失速率问题 。

对于布里奇曼岩的研究资料
过去地质学家和天文学家曾经探索过一种名为布里奇曼岩的边界矿物是如何把热量从核心传导至地表的 。 他们把切割得到的单晶布里奇曼石放置在金刚石制成的底座上 , 用激光加热的方式测试布里奇曼岩的热导率 , 发现比假设的高出1.5倍 。 这意味着热量从地球内核传递到地幔的速率高于原来的假设 。 地幔中的对流运动增加 , 导致地球的冷却速率加快 。

核幔边界区域稳定相和热导率的长期变化示意图
布里奇曼岩是一种地幔边界岩 , 它的导热效率会随着性质改变而快加 , 因为当地幔边界冷却到某一数值时 , 布里奇曼岩会转化成后钙钛矿 。 在我国学者金振民关于后钙钛矿的学术报告中 , 他表示后钙钛矿的发现对地球物理学和高压矿物物理学起到了极其重要的促进作用 。
这种矿物在极端条件下能够保持结构稳定性 , 是推动光伏产品能与晶硅直接竞争的有效物质 。 相信这种神奇的矿物可以推动地质物理学研究取得更大的进步 。

钙钛矿的分子结构
虽然布里奇曼岩在转化成后钙钛矿之后 , 拥有更加出色的导热功能 , 但是也会导致地球内核的冷却速度进一步加快 , 对地球来说并不是一件好事 。
假如 , 我们是说假如 , 地球地核真的在某一天冷却 , 会给地球及生活在地球上的人带来何种影响呢?

地球冷却
内核冷却的假想地球地核的冷却意味着地球内核液态铁镍合金和固态铁镍合金运动的彻底静置 , 地球的磁场会消失 。 磁场是地球内部结构稳定有序的来源 , 也是地球产生引力的基础 。
磁场具有保护地球免受各种辐射干扰和影响的作用 , 它的性质像一个巨大的屏障 , 能够引起来自太阳的带电粒子的偏转 , 避免生活在地球表面的大气和生命被这些高能的带电粒子轰击 。

地球磁场保护其不被太阳粒子轰击
如果地球的内核冷却 , 磁场消失 , 地球恐怕会变成会变成第二个火星 , 成为一颗死寂又苍凉的星球 。
磁场的消失意味着地球上的物种将会受到大量太空辐射和宇宙射线造成的伤害 , 尤其是释放高能带电粒子和离子的太阳风 。 那么太阳风是如何影响地球的呢?太阳风不停地向外扩散 , 到达地球的太阳风 , 首先会对失去磁场保护的大气层造成影响 。

火星表面
大气会被一点点抽干 , 紧接着是液态水的大量蒸发 , 大量的地球液态水以水蒸气的形式向太空逃逸 。 要知道 , 地球的表面积中71%都是海洋 , 大约是3.6亿平方公里 , 地球拥有约13.86亿立方千米的水 , 将悉数成为太空中漫无目的的缥缈水蒸气 。 没有了水的地球 , 将会是失去生机、生物大量死亡的星球 , 就像如今的火星一样 。

火星视角的地球
说到火星 , 在过去几十亿年的火星 , 其实和地球有着极大的相似之处:有液态水的存在和富饶的大气环境 , 不过在漫长的热量发散作用中 , 火星内核开始从炽热变得冷却 , 伴随着能量的散失磁场逐渐消失 , 火星由此变成一颗没有温度也没有生命的星球 。
不过大家也不用担心地球的情况 , 地球内部蕴藏着丰富的热能 , 储藏在富含铁镍合金的地核和地幔中 , 地球上的地质构造运动和火山地震这样的地质灾害 , 就来源于地球内部的能量 。 地球内核的冷却意味着地质活动从火山爆发、地震的活跃状态 , 逐渐趋于平静 , 地质灾害会减少 。 这对人类的生活环境是一件好事 。

火山喷发
总的来说 , 地球的内核虽然在科学家的观测中加速冷却 , 但只是一个微小数值的变化 , 地球除了内部在散发热量外 , 也在接受太阳辐射和大气逆辐射 。 太阳的寿命大约是100亿年 , 现在太阳还有50亿年寿命 , 地球大约有46亿年 , 所以太阳比地球更加“长寿” , 能够在地球的有生之年提供地球所需的光照和热量 。
地球目前的温度是趋于稳定的 , 而且地幔和内外地核就像一层一层的保温杯一样保护着地球核心能量 , 在未来的几亿年、十几亿年 , 地球内部能量依然会维持在一个较高的水平 。

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