从太空中看地球,我们了解了,地球是一个岩质的球状星球,人类和数百万种生命生活在地球的表面。虽然地球的海洋面积占到了70%,但是我们明白,海洋其实也仍然属于地球表面,在海洋之处还有更深层次的结构。
对于地球的结构,现在我们都知道,它主要分为三层,分别是地壳,地幔和地核,而地核又分为外核和内核。三个结构中,地壳是最薄的,平均厚度约33千米,即使如此,人类要挖穿地壳,以目前的科技实力也无法做到。
相信很多朋友都听说过科拉超深钻孔,它是前苏联在1970年到1989年,花费20年的时间,钻得最深的一个地下探洞,深度达到了12263米。如此深的钻孔已经是人类科技实力能够做到的极限,通过这个钻孔,让人类了解了初步了解了地壳层的一些物质分布,并且还在地下7000米位置发现了黄金层。
12公里深的钻孔是人类探索地下奥秘的第一步,值得我们骄傲,可是这个深度跟33千米的平均地壳厚度相比,仍然有着巨大的差距。挖穿地壳之后,我们才能够深入地幔,最后再深入地核,而地球内部是一个高温高压的环境,人类都想搞明白,地球内部的温度有多高,尤其是地核的温度。
对于地核的温度,很多人都知道是6000摄氏度左右,可是大多数人都会有一个疑惑:我们连最薄的地壳都无法挖穿,如何能够知道地核的温度?
相信朋友们也非常好奇:科学家是如何测量出来地核的温度?要知道,我们无法直接接触到地幔,更无法接触到地核,要测量地核的温度,必然是采用的间接方法,那是如何做到的?
在了解测量地核温度之前,我们先来了解一下,科学家是如何知道地球内部的分层结构,其实要测量地球内部的结构,并不需要我们去直接接触,有一个重要的东西可以帮我们做到,这个东西就是地震波。
对于地震相信大家都不陌生,地球有六大板块,各个板块的运动和摩擦会引发大大小小的地震,而每年全球发生的地震高达500多万次,平均到每一天大约是13000多次。可见,地球的地震次数有多么的频繁,这些地震大部分都发生在海底,很多都是小地震,我们完全感觉不到。
地震发生的时候必然会产生地震波,有横向的横波和纵向的纵波,产生的地震波会向地球表层和内部不断扩散传播,而地震波在经过不同密度的介质时会产生各个频率的波动,通过这些波动我们就可以分析地球内部的结构,物质等情况。
地震波的横波在传播的过程中,还有一个特别明显的特点,那就是无法在液体中传播,这为我们了解地壳和地幔分层提供了重大的帮助。
早在1909年的时候,地球物理学家莫霍洛维奇发现,地震波在传播到地下约54千米处,传播速度就会出现一个明显的提高,说明这个位置,上下的物质密度相差很大,是一个明显的分界层,科学家将其命名为“莫霍面”,也就是地壳和地幔的分界面。
同样通过地震波,在1914年,地震学家古登堡发现在地表之下的2900公里处,也有一个明显的分界面,称之为“古登堡面”,是地幔和地核的分界面。
到了1936年,地质学家莱曼通过更先进的测量设备,分析了地震波数据发现,在地表之外约5100公里,消失的地震波横波又重新出现了,说明这里是有一个固态结构,同外面的液态物质形成了一个分界面,也就是地核的内外核分界面,外核是液态熔融物质,内核则是一个致密的固态结构。
随着人类科技的不断进步,对地震皮的探测分析也越来越先进,越来越准确,这个时候,科学家对地球内部的了解也越来越清晰,对三个分层结构也不断细化,知道了地壳主要由火山岩、沉积岩和变质岩构成。
地幔也不是全部的液态熔融物质,而是同样分为上地幔和下地幔,主要物质成分为硅酸盐矿物,近几年,科学家通过地震波的探测还发现,在地幔层有两个巨大的山峰结构,它们呈现固态结构,高度远超过珠峰,只不过,目前我们还不知道,这两个巨大的山峰到底是什么情况,为什么会出现在地幔层?
在三个内部结构中,科学家研究探索的重点是地核,地核处于地球的最中心,外核是液态的熔融结构,而内核则变成了高密度的固态,这样的结构组成对科学家的吸引力非常大,想要通过它探索明白更深层次的奥秘,有助于我们揭开行星的形成之谜,了解更多的宇宙奥秘。
科学家对于地核的温度,尤其是内核的温度非常好奇,想要测量出它的真实温度,那要如何做?我们不可能直接接触到地核去测量温度,只能通过间接的方法。
科学的强大让我们对很多事物的探索,并不需要直接看见或者接触到,通过科学的方法仍然有希望测量地核的温度。应用的原理并不复杂,我们都知道,在标准大气压下,冰块放到水里之后,当它们达到一个稳定状态的时候,温度会一直保持0℃,这就是冰水混合物状态,有液态的水也有固态的冰。
冰水混合物的这种状态是不是跟地核的状态非常相似?如果“冰水混合物”的温度高了,冰就会化成水,反之水会结成冰,只有在温度在0℃时,冰和水才能实现稳定共存。
这种状态的原理应用在地核的内外边界,我们就会明白,内核的固态物质和外核的液态物质同样达成了一种稳定的状态,温度是固定的,否则就不会有这种液态和固态共存的情况。
若是这样,我们要测量内核的温度只需要计算出内核接触面的温度就可以,而要测量内核边界的温度需要用到地球物理学和热力学参数,是一个比较复杂的过程。
科学家通过估算地核的温度曲线测量出了地核的温度,对于计算过程感兴趣的朋友可以自己去了解下,这里我们就不列举了。这种测量方法是否能够精确测量出内核的温度呢?其实并不能精确测量出来。
虽然进入21世纪后,科学家利用先进的测量技术得到了内核边界的温度约5956.85℃左右,但是考虑到实际情况与估算的偏差,科学界普遍认为,地核的温度超过了6000摄氏度,至于具体是多少,还需要科学的更进一步,有了更先进的测量工具才行。
当然,地核的温度准确是多少?在未来科学家肯定可以精确测量出,地球内部对于如今的人类科技来说还保持着一些神秘,可是随着科技的不断进步,未来探测器深入地幔,地核或许也不是什么难事,那个时候,我们就可以近距离测量地核温度,得到的数据也就非常精确了。
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