用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

简介：地核的温度有多高？为什么这么高？高温对地球有什么影响？地核的能量能持续多久？

地壳温度全年保持相对恒定；然而，就在我们的脚下，它非常热！那里有地核，地核还是地核！

地核起着非常重要的作用，从驱动板块运动到保护我们免受太阳辐射；然而它对地球生命的影响更为重要，甚至可以说是致命的。那么，这种地核异常高温能持续多久呢？

专家认为地核的温度应该比太阳表面高得多，超过18,032华氏度（10,000摄氏度）。

图片来源：NASA（（美国）国家航空航天局）/JPL（（美国）喷气推进实验室）/USGS（美国地质调查局）

地核早期是怎么变得这么不正常的形成热？

有理论认为，大约在46亿年前，太阳系是由一团冷灰色粒子组成的，这团云有气体和尘埃，受到某种影响的扰动，开始坍缩，然后被引力推动并且聚集在一起，形成了一个巨大的漩涡盘。

太阳是由涡盘中心聚结而成；而涡盘外圈的粒子则化作数个大火球。

与此同时，新形成的行星地表不断受到轰击。这些轰击来自大型物体对地球的撞击。轰击导致星球内部产生巨大的热量，轰击融化了周围的宇宙尘埃。

地球形成时，只是一个均匀的高温岩石球体。辐射衰变和地球形成过程中释放的废热导致地球持续升温；5亿年后，地球的温度上升并达到铁的熔点，约为1,538°C(2,800°F)。

迄今为止，地球温度的进一步升高导致地球熔岩物质的运动加速。结果，硅酸盐甚至空气等相对浮力的物质更靠近地球的外围，形成了早期的地幔和地壳；而铁、镍和其他重金属颗粒落入地心，形成了早期地球的地核。这个过程被称为“行星分化”。

与富含矿物质的地壳和地幔不同，地核被认为几乎完全由金属组成，尤其是铁和镍。人们普遍认为地核的内核是一个固体球体，半径约为760英里（1,220公里），表面温度约为5,700开尔文（5,430°C；9,800°F）；而外核是一个液体层，厚度约为2,400公里（1,500英里），温度在3,000开尔文（2,730°C、4,940°C）和8,000开尔文（7,730°C；13,940°F）之间。

地核之所以有这么高的温度，一般认为是由这三个热源造成的：放射性元素的衰变、地球形成过程中辐射的余热、外层的转变地核从液态到固态释放的热量。

所以，地球的核心是相当热的！那么，地核会长期保持如此高温吗？这种高温会持续多久？

马里兰大学的科学家声称他们将在四年后回答这个问题！

驱动地球构造板块的运动，为地球提供磁场辅助，需要巨大的能量，而这种能量来自地心。科学家们非常确定地核正在冷却，但速度非常非常慢。

是什么机制让地心如此炙热？

维持地心高温的“燃料”来源有两种：一种是地球形成时遗留下来的原始能量，另一种是自然放射性衰变带来的核能。

图片来源：Needpix网站

地球是在太阳系充满足够能量的情况下形成的。地球形成初期，陨石不断撞击孕育中的行星，造成巨大摩擦；而下一次，地球上到处都是火山活动！

地核还能存活多久？

从地球形成初期到现在，地球的降温还是很显着的（地球已经显着降温了）。但是，地球形成过程中释放的余热仍然存在。尽管这种原始热量已大部分消失，但它仍以其他形式的热量继续加热地球的地幔和地壳。

自然地，地球在地壳深处蕴藏着大量的放射性物质；放射性衰变的自然过程也会释放热量。

尽管科学家们知道了地球内部向太空释放热量的释放率，即：44x10W（TW），但他们仍然不知道释放的热量中有多少来自早期的原始热量地球的形成。

图片来源：马里兰大学：DoyeonKim

问题的症结在于，如果地球的热量主要来自初级热量，那么地球将明显加速降温。但是，如果地球的大部分热量是由于放射性衰变造成的，那么地球的热量可能还会维持很长时间。

这个问题看似很令人担忧，但也有研究预测，地核的冷却需要数百亿年，即910亿年；这是一个极其漫长的过程；事实上，太阳的寿命只有50亿年左右。按照这个预言，在地核死亡之前，太阳就已经提前燃烧殆尽了。

为什么地核的温度如此重要？

核心能保持稳定的温度，这一点很重要；但更重要的是，地核的超高温可以维持地球磁场；地球的磁场是由地核外层的熔融金属运动形成的。

这个磁场很大，超出了地球的范围，一直延伸到外太空，所以磁场可以锁住被太阳风“吹”出来的带电粒子。

这个磁场在地球的外层空间形成了一个巨大的屏障，阻止速度最快、能量最高的电子到达地球。这个磁场就是著名的范艾伦辐射带，正是这个磁场使得地球表面出现了各种形式的生命；没有这个磁场，太阳风就会剥离地球大气臭氧层，而臭氧层可以保护地球上的生命免受有害的紫外线辐射。

地球磁场收集带电粒子并偏转并捕获太阳风，从而防止太阳风剥离地球大气层。没有这个磁场，我们的地球将变得贫瘠而没有生命。现在相信火星曾经有范艾伦辐射带，或磁场；那时，这个磁场也在阻挡来自太阳的死亡之风。然而，一旦行星的恒星核心（stellarcore）冷却下来，行星就失去了这个磁场，现在火星变成了一片荒凉的废墟。

图片来源：USGS（美国地质调查局）：火山

地球的燃料能燃烧多久？

目前已经建立了很多不同的科学模型来模拟地球还需要燃烧多少燃料来驱动地球。但各种模型的结果差异太大，很难得出明显一致的结论甚至趋势。目前，人类对初级热能和辐射能的余热还不了解。

马里兰大学地质学教授威廉·麦克唐纳在他的一项研究中讨论：“今天，一些科学家提出了一个地球成分模型，并预测了地球内部的燃料量。我是其中之一成员并支持这种模式。”

此模拟动画展示了范艾伦辐射带如何偏转高能电子并吸收它们，从而阻止它们到达地球。图片来源：NASA/Goddard/ScientificVisualizationStudio

“我们的工作全靠猜测。在我个人的职业生涯中，我不在乎我是否正确，我只是在寻找答案。”不过，研究人员认为，借助更先进的现代科技手段，可以做出更准确的预测。

为了确定地球上还有多少核燃料，研究人员使用先进的传感器来检测一些已知的最小的亚原子粒子，称为反中微子。反中微子是一种粒子，是恒星、超新星、黑洞和人造核反应堆中可能发生的核反应的副产品。

检测剩余燃料量

检测反中微子是一项极其困难的工作。探测器很大，大约有一座小型办公楼那么大；它们被埋在地壳中，深度为0.6英里（1公里）；那个深度看起来有些过分，但即便如此，也得建立一个巨大的防护屏障，以防止那些宇宙射线的侵入，从而导致探测的假阳性结果。

图片来源：USGS（美国地质调查局）

探测器的工作原理是：当反中微子与装置中的氢原子碰撞时，探测器可以探测到反中微子；碰撞后，还可以探测到两道明亮的闪光，进一步证实了反中微子的探测成功。

通过计算碰撞的次数，科学家们可以确定地球上剩余的铀和钍原子的数量。

但这个过程就没那么幸运了：日本的中微子实验室和意大利的中微子天文台每年只进行16次成功探测，这一领域的进展缓慢得令人痛苦。幸运的是，随着2020年三款新探测器的投入使用，研究人员希望每年能进行500次以上的成功探测；这三款新探测器分别是：加拿大的SNO+探测器、中国的金屏（JinPing）探测器和中国的朱诺（JUNO）探测器。

“一旦我们从五个探测器积累了三年的反中微子数据，我们将能够开发出一种精确的地球燃料计算法，可以计算出地球内部剩余的燃料量。”数量，”麦克唐纳解释道。

中国的锦屏探测器比目前所有探测器的总和还要大三倍多；朱诺探测器虽然大，但更大，其体积将是目前已建成的所有探测器体积总和的20倍。

麦当劳还解释说：“准确地知道地球内部残留的放射性能量总量，可以让我们了解地球过去的燃料消耗率，并预测地球燃料使用的未来进度。”

图片资源：ScottNelson-网络图片

“通过显示地球自诞生以来冷却的速度，我们可以预测这些燃料在未来将燃烧多少年”。

当中国的朱诺探测器上线时，希望在2021年，它收集的数据应该可以帮助像麦克唐纳这样的科学家预测地核冷却需要多长时间。到那时，可以肯定地说，已经做出的任何预测都会得出结论，剩余的燃料可以在未来数亿年，也许数十亿年内被燃烧掉。

因此，我们没有必要在不久的将来制定迁移到其他星球的计划。

BY：ChristopherMcFaddenFY：hongbo_0309

相关内容如有侵权，作品发表后请联系作者删除

特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.