最深的位置約12公里多,還沒有挖穿地殼,如何知道地核的溫度?

fans news 發佈 2022-01-30T21:46:57+00:00

從太空中看地球,我們了解了,地球是一個岩質的球狀星球,人類和數百萬種生命生活在地球的表面。雖然地球的海洋面積占到了70%,但是我們明白,海洋其實也仍然屬於地球表面,在海洋之處還有更深層次的結構。

從太空中看地球,我們了解了,地球是一個岩質的球狀星球,人類和數百萬種生命生活在地球的表面。雖然地球的海洋面積占到了70%,但是我們明白,海洋其實也仍然屬於地球表面,在海洋之處還有更深層次的結構。

對於地球的結構,現在我們都知道,它主要分為三層,分別是地殼,地幔和地核,而地核又分為外核和內核。三個結構中,地殼是最薄的,平均厚度約33千米,即使如此,人類要挖穿地殼,以目前的科技實力也無法做到。


相信很多朋友都聽說過科拉超深鑽孔,它是前蘇聯在1970年到1989年,花費20年的時間,鑽得最深的一個地下探洞,深度達到了12263米。如此深的鑽孔已經是人類科技實力能夠做到的極限,通過這個鑽孔,讓人類了解了初步了解了地殼層的一些物質分布,並且還在地下7000米位置發現了黃金層。

12公里深的鑽孔是人類探索地下奧秘的第一步,值得我們驕傲,可是這個深度跟33千米的平均地殼厚度相比,仍然有著巨大的差距。挖穿地殼之後,我們才能夠深入地幔,最後再深入地核,而地球內部是一個高溫高壓的環境,人類都想搞明白,地球內部的溫度有多高,尤其是地核的溫度。


對於地核的溫度,很多人都知道是6000攝氏度左右,可是大多數人都會有一個疑惑:我們連最薄的地殼都無法挖穿,如何能夠知道地核的溫度?

相信朋友們也非常好奇:科學家是如何測量出來地核的溫度?要知道,我們無法直接接觸到地幔,更無法接觸到地核,要測量地核的溫度,必然是採用的間接方法,那是如何做到的?

在了解測量地核溫度之前,我們先來了解一下,科學家是如何知道地球內部的分層結構,其實要測量地球內部的結構,並不需要我們去直接接觸,有一個重要的東西可以幫我們做到,這個東西就是地震波。


對於地震相信大家都不陌生,地球有六大板塊,各個板塊的運動和摩擦會引發大大小小的地震,而每年全球發生的地震高達500多萬次,平均到每一天大約是13000多次。可見,地球的地震次數有多麼的頻繁,這些地震大部分都發生在海底,很多都是小地震,我們完全感覺不到。

地震發生的時候必然會產生地震波,有橫向的橫波和縱向的縱波,產生的地震波會向地球表層和內部不斷擴散傳播,而地震波在經過不同密度的介質時會產生各個頻率的波動,通過這些波動我們就可以分析地球內部的結構,物質等情況。


地震波的橫波在傳播的過程中,還有一個特別明顯的特點,那就是無法在液體中傳播,這為我們了解地殼和地幔分層提供了重大的幫助。

早在1909年的時候,地球物理學家莫霍洛維奇發現,地震波在傳播到地下約54千米處,傳播速度就會出現一個明顯的提高,說明這個位置,上下的物質密度相差很大,是一個明顯的分界層,科學家將其命名為「莫霍面」,也就是地殼和地幔的分界面。

同樣通過地震波,在1914年,地震學家古登堡發現在地表之下的2900公里處,也有一個明顯的分界面,稱之為「古登堡面」,是地幔和地核的分界面。


到了1936年,地質學家萊曼通過更先進的測量設備,分析了地震波數據發現,在地表之外約5100公里,消失的地震波橫波又重新出現了,說明這裡是有一個固態結構,同外面的液態物質形成了一個分界面,也就是地核的內外核分界面,外核是液態熔融物質,內核則是一個緻密的固態結構。

隨著人類科技的不斷進步,對地震皮的探測分析也越來越先進,越來越準確,這個時候,科學家對地球內部的了解也越來越清晰,對三個分層結構也不斷細化,知道了地殼主要由火山岩、沉積岩和變質岩構成。


地幔也不是全部的液態熔融物質,而是同樣分為上地幔和下地幔,主要物質成分為矽酸鹽礦物,近幾年,科學家通過地震波的探測還發現,在地幔層有兩個巨大的山峰結構,它們呈現固態結構,高度遠超過珠峰,只不過,目前我們還不知道,這兩個巨大的山峰到底是什麼情況,為什麼會出現在地幔層?

在三個內部結構中,科學家研究探索的重點是地核,地核處於地球的最中心,外核是液態的熔融結構,而內核則變成了高密度的固態,這樣的結構組成對科學家的吸引力非常大,想要通過它探索明白更深層次的奧秘,有助於我們揭開行星的形成之謎,了解更多的宇宙奧秘。


科學家對於地核的溫度,尤其是內核的溫度非常好奇,想要測量出它的真實溫度,那要如何做?我們不可能直接接觸到地核去測量溫度,只能通過間接的方法。

科學的強大讓我們對很多事物的探索,並不需要直接看見或者接觸到,通過科學的方法仍然有希望測量地核的溫度。應用的原理並不複雜,我們都知道,在標準大氣壓下,冰塊放到水裡之後,當它們達到一個穩定狀態的時候,溫度會一直保持0℃,這就是冰水混合物狀態,有液態的水也有固態的冰。


冰水混合物的這種狀態是不是跟地核的狀態非常相似?如果「冰水混合物」的溫度高了,冰就會化成水,反之水會結成冰,只有在溫度在0℃時,冰和水才能實現穩定共存。

這種狀態的原理應用在地核的內外邊界,我們就會明白,內核的固態物質和外核的液態物質同樣達成了一種穩定的狀態,溫度是固定的,否則就不會有這種液態和固態共存的情況。

若是這樣,我們要測量內核的溫度只需要計算出內核接觸面的溫度就可以,而要測量內核邊界的溫度需要用到地球物理學和熱力學參數,是一個比較複雜的過程。


科學家通過估算地核的溫度曲線測量出了地核的溫度,對於計算過程感興趣的朋友可以自己去了解下,這裡我們就不列舉了。這種測量方法是否能夠精確測量出內核的溫度呢?其實並不能精確測量出來。

雖然進入21世紀後,科學家利用先進的測量技術得到了內核邊界的溫度約5956.85℃左右,但是考慮到實際情況與估算的偏差,科學界普遍認為,地核的溫度超過了6000攝氏度,至於具體是多少,還需要科學的更進一步,有了更先進的測量工具才行。


當然,地核的溫度準確是多少?在未來科學家肯定可以精確測量出,地球內部對於如今的人類科技來說還保持著一些神秘,可是隨著科技的不斷進步,未來探測器深入地幔,地核或許也不是什麼難事,那個時候,我們就可以近距離測量地核溫度,得到的數據也就非常精確了。

關鍵字: