给地球做B超
检查身体时常用B超。用超声波打入人体,超声波在经过不同组织时,传播速度和反射率都会发生变化。通过对反射回来超声波进行分析,就可以了解体内的组织。
科学家用类似的方法研究地球内部,例如地震或者人造地震。最可靠的办法当然是亲临现场,实地考察。但是地球内部就是地狱,谁能谁上啊。和入地相比,上天简直弱爆了。
地球就是个大洋葱
3个层次:地壳;地幔;地核。
地核分为:外核;内核。
薄皮地壳
最外层叫地壳(Crust),平均厚度十几公里,对六千多公里的地球半径而言,不过是层薄皮。薄皮由七大板块构成。
不安分的地幔
地壳之下的层次,称为地幔(Mantle),是固态和液态岩的混合体。这一层主要的故事可以概括为岩浆对流。越深的地方,温度就越高,温度高的物质上升,温度低的物质下沉,形成循环。
对流,由温差带来的运动。
岩浆对流驱动地壳板块漂移。板块之间发生碰撞,从而产生地震,火山,海啸。
岩浆在薄弱之处,找到发泄通道。
地狱or地核
地核的主要成分为铁。在地球形成的早期,整个地球处于高温的熔融态,重的元素就下沉。地球的主要元素为:铁(35%)氧(30%)硅(15%)镁(13%)。其中最重的就是铁。
外核的铁是液态;内核的铁为固态。地球越深处,温度越高,压力越大。地核的温度高达数千度,与太阳表面相当。压力高达数百万个标准大气压。
铁的温度超过熔点时变为液体。外核就是一个巨大的金属海洋。而内核怎么又变为固体了呢?
高压锅可以给我们答案。高压锅为什么厉害?压力增强时,提高了水的沸点。水在标准大气压时,100度时就沸腾了。而在高压锅中,水要在一百多度时才沸腾。
类似的道理,压力增强时,铁的熔点会提高。从外核过度为内核时,温度尽管进一步提升,压力也同时在增加。压力提高了熔点,使得内核的高温未能将铁熔化。
地球之盾
火星,地球的兄弟星球。很多条件和地球相似,但却无比荒凉,毫无生命迹象。其中最重要的原因,就在于火星没有地磁场,因而直接暴露在太阳风(Solar Wind)的淫威之下。
太阳的成分为氢与氦,在高温下,为等离子态(原子核和电子分离)。太阳表面会时不时抽风,喷射出高速的等离子粒子:氢核,氦核,贝塔射线,统称为高能射线。
地球生命生活在地磁场的保护伞之下。运动的带电粒子在穿越地磁场时,做螺旋运动,形成极光。
如果失去地磁场的保护。
从短期看,太阳风携带的高能粒子,对人体DNA具有极强的杀伤力。重则秒杀,轻则增加癌变风险。
从长期看,大气层与地表之水被太阳风剥走,生命不复存在。
地球是如何产生地磁场呢?这还要归功于炼狱般的的液态铁之海洋。根据电磁定律,电流产生磁场。地球内部的电流来源于外核。在高温下的铁水,原子核和电子分离。铁水的运动,就会产生电流。
外核铁水运动,受到两种驱动力的共同作用。一个是由温度差带来的对流,一个是地球的自转。
洪荒之能
地球体内的高温从何而来?
有两个来源。
一个来源是娘胎里带来的。地球在胎儿时期,大量的岩石撞击,动能转换为热能。地球在幼儿时期是由内到外的通体高温。然后,地球表面迅速降温,地球内部至今依然保持着高温。
另外一个是放射性元素衰变释放出来的原子能。这些元素就是地球内置的核电池。
地心衰竭
火星在几十亿年前,曾经也有地磁场,大气层,液态水。也许还有过生命。但后来这些都没有了。
一颗星球的生存条件是会改变的。火星的体积只有地球的15%。这使得火星的保温能力比地球差得多。火星的内核只活跃了几亿年,就凝固而死了。
地球的心脏也不是永恒的。终将丧失能量,液态的外核被固化,失去产生地磁场的能力,从而失去对太阳风的屏障。心先变凉,然后心死。