想過沒,我們腳下這顆藍色星球,其實像個永不停歇的大機器?地震時大地搖晃,指南針永遠指向南北,甚至 continents 慢慢漂移,背后都藏著地球內(nèi)部的秘密。今天咱們就聊聊這個藏在地下幾千公里的發(fā)動機,看看它到底在忙些什么。
地球最核心的地方,也就是地核,以前大家覺得就是鐵和鎳堆在一起,像塊實心金屬球。但后來測地震波才發(fā)現(xiàn),不對啊,外核的密度比純鐵低了5%到8%,內(nèi)核也低了一點。這說明里面肯定摻了別的東西,比如硫、硅、氧這些輕元素。就像熬粥時加了點雜糧,不僅改變了質(zhì)地,還讓它能動起來,這些輕元素會隨著溫度變化分離出來,產(chǎn)生浮力,推著地核物質(zhì)對流,這可是地球磁場的動力源之一呢。更有意思的是,去年科學(xué)家還在里面發(fā)現(xiàn)了硒、溴這些以前沒注意到的元素,看來地核的配方比想象中復(fù)雜多了。
說到磁場,它就像地球的防護罩,擋住太陽風(fēng)。但維持這個防護罩的能量從哪來?以前認為是地核冷卻、元素分離這些原因。可新的測算發(fā)現(xiàn),地核的熱導(dǎo)率先是太高了,熱量跑太快,根本不夠用。這好比家里暖氣燒得挺旺,但保溫太差,室溫總上不去。還好科學(xué)家最近有了新發(fā)現(xiàn):地球剛形成時,一次大撞擊把鎂擠進了地核,后來慢慢降溫,這些鎂跑出來,釋放的能量可能幫早期地球撐起了磁場。今年在夏威夷火山巖里還檢測到一種釕同位素異常,說明地核和地幔邊界可能在偷偷換貨,這些物質(zhì)交換說不定也在給磁場充電。
再往外面的地幔,更像是一鍋慢慢沸騰的濃湯。地幔物質(zhì)受熱上升,冷卻后又下沉,這種對流可能就是板塊運動的推手。但這里的爭議可不少,比如有的板塊能穿透地幔中間的屏障(大概660公里深的地方),有的卻好像被擋住了。夏威夷那個老噴巖漿的熱點,科學(xué)家通過同位素確認它的源頭在地核和地幔的交界處,但其他熱點是不是也這樣,現(xiàn)在還說不準。
不過謎團還有很多。比如地核最中心的內(nèi)核,地震波穿過時方向不一樣,有人猜是里面的鐵碳化合物或者特殊狀態(tài)的鐵氫在起作用,但高溫高壓下的實驗數(shù)據(jù)太少,誰也不敢打包票。還有地核旋轉(zhuǎn)的速度,以前覺得比地球表面快一點,可最近的觀測又沒測出差異,這到底是怎么回事?
地幔和板塊的關(guān)系也挺讓人頭疼。大家知道板塊在動,但到底是地幔對流推著它走,還是俯沖下去的板塊自己墜著動,現(xiàn)在還沒個定論。更別說板塊運動怎么影響地核和地幔之間的物質(zhì)循環(huán),比如碳元素的流動,這些都還沒理清。
好在這幾年研究有不少新突破。比如澳科一號衛(wèi)星拍到外核的流場居然東邊和西邊不一樣,幫我們更實時地監(jiān)測磁場變化??茖W(xué)家也開始用AI結(jié)合物理規(guī)律來建模型,不再只靠傳統(tǒng)的計算方法。
其實啊,地球內(nèi)部就像個精密又調(diào)皮的系統(tǒng),一環(huán)套一環(huán)。從地核的輕元素搞事情,到地幔的濃湯循環(huán),再到板塊慢慢挪,里面的故事比我們想象的精彩多了。你覺得這個地下世界還藏著哪些沒被發(fā)現(xiàn)的秘密?或者你對哪部分最感興趣?來評論區(qū)聊聊唄。
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