忘了宇宙边缘的推测吧。你有没有想过,地球的中心是什么?如果你像斯科特·凯利那样想,那么这里有一个简单的问题:哪个更难?去外太空还是到达地球中心?我们对这个我们称之为家的地方究竟了解多少呢?
从远古时代起,地球中心的传说就一直是小说、科学和其他领域讨论的话题。就在10年前,一颗神秘的、身份不明的彗星划过夜空。天文学家埃德蒙德·哈雷还没有确定与这颗彗星有关的信息。在此之前很久,他就提出“地球是空心的!事实上,多年来有很多人相信地球是空心的,就像地球是平的一样。这一概念在科幻小说中得到了探索,比如儒勒·凡尔纳年的小说。
电影海报:地心之旅今天,我们确信地球不是空心的。那是地球的内在,一个没有人到达过的地方。让我们深入挖掘一下,找出它是什么。从技术上讲,我们不会做埃隆·马斯克做过的事情,但让我们深入挖掘我们目前掌握的信息。
挑战者深渊的位置让我们从地球表面最深的地方开始我们的旅程,太平洋的马里亚纳海沟。在这条海沟中,人类到达了最深的地方,被称为“挑战者深渊”,它位于地表以下约米的深处。在一个连阳光都无法到达的黑暗的地方,海平面的压力是海平面的倍,科学家们惊奇地发现了海底的生命。但是,“挑战者深渊”并不像许多人认为的那样是地球上最深的地方。
这就把我们带到了人类在俄罗斯钻出的一个更深的洞。从没听说过?它的名字叫“科拉超深钻孔”。人们花了19年的时间,挖到了米的深度,使它成为迄今为止地球上最深的地方。他们不能再挖下去了,仅仅是因为条件太苛刻,底部的温度达到了摄氏度!有一件事是肯定的,当我们越深入,温度就越高。
所以,在左边的图片中,你可以看到一个封闭的小圆圈。你现在看到的实际上是科拉超深钻孔,它在年8月被封堵。如果你在思考这有多深,它只是到中心距离的0.%!这是征服月球的人在地球上能达到的最大高度。低于这一水平的一切只能通过各种理论和假设来解释,这些理论和假设都是基于我们现有的科学数据。
如果我们继续挖掘,严格地说,我们最终会进入一个巨大的地下海洋,那里的水是地球表面所有海洋的总和的3倍!相信我,这不是取自任何科幻小说。我们怎么知道的?在我揭晓答案之前,先问一个问题。你认为地球上所有的水都来自哪里?
这项由西北大学和墨西哥大学进行的研究显示,有强有力的证据表明,地下水源的深度可达公里。这张由CathLevett绘制的美丽的信息图表也说明了这一点。
林伍德岩的存在是解决这一难题的关键。这种物质只有在高压和恶劣的条件下才能形成,你猜怎么着,它里面有水,作为羟基离子!
我们现在在海平面以下公里,还有公里要走。回到学校,我们就会知道地球有地壳、地幔和地核,但这还不是全部。如果你还没有意识到,我们已经超越了Mohorovii不连续的地幔。,这标志着从地壳到地幔的过渡,存在于约7-35公里的深度。
地幔:占地球体积84%。
地幔分为4个层次:
上地幔包括岩石圈和软流圈过渡带(公里,预计存在地下水储量)下地幔(深度可达公里)神秘的核心-地幔边界
在地幔下端,我们遇到了一些令人不安的事情。在我们继续之前,有几件事要说:
你可能听说过成体异形,但你曾经遇到过捕虏岩吗?简单地说,它是另一块岩石中的一种不同类型的岩石。这些特殊的岩石使我们了解了地幔的结构。在岩石中发现的这些易接近的捕虏岩往往来自地球深处,并已到达地表。通过分析它们的组成,我们可以了解深层存在的条件。
在下地幔的底部,我们到达了核心-地幔边界(千米)。它的特殊之处在于,它是固体地幔和液体外核之间的边界。我再说一遍,外核是液体!潜入液态金属外核,大约千米,我们到达了一个被称为古腾堡不连续点的地方。是时候打开科学家模式了!要理解这一点的意义,我们必须首先了解地震波,具体到体波。
地震波只是一种“能量”波,可以大致分为表面波(在地球表面传播的波)和体波(在地表以下传播的波)。
体波进一步分为初级波(或p波)和次级波(或s波)。地震仪是一种能探测和记录地震波的特殊灵敏仪器。使用这些仪器,可以分析几种东西。波是由于地球表面的振动、震动或某些扰动而产生的。我们现在知道p波本质上是纵向的,也就是说,波的传播方向与它所经过的介质的位移(或振动)方向相同。横波在本质上是横向的,这意味着横波的传播垂直于介质的位移方向。因此,横波只能在刚性介质中传播,而刚性介质可以保持垂直位移。
那么,整个分析的结论是什么呢?横波(又称s波)不能在液体中传播。但是等等,我刚才有没有提到外核本质上是液态的?科学家们立即抓住了这一论点,通过简单地分析地震波,找出了古腾堡间断的重要性。它本质上标志着s波完全消失的边界(因为它们不能越过它),表明了外核的液态熔融性质,也向我们表明了p波的速度下降。这就是为什么我们能够绘制出如此深的地球内部结构。
到达最后的边界:内核
穿过更远的外核,我们到达一个叫做布伦不连续点的地方,在那里我们再次遇到了一个显著的区别,固体内核。是的!地球的中心是一个直径约公里的固体金属内核。在这个深度,压力是如此之大,即使温度很高,核心中存在的铁和镍也能以固态存在。顺便问一下,这一点的温度是多少?开尔文!一个炽热而凶猛的金属球,可以和太阳相媲美!这些观察也帮助我们了解行星形成的过程。
我们的旅程还没有结束。我们现在对地球中心之前存在的一切都有了很好的认识,但是有些地方出了问题。任何关于地核的讨论都不能不提到地球磁场。在此之前,有几个问题需要考虑。你有没有想过地球为什么绕着它的轴线旋转?为什么行星会自转?一个更有趣的问题是,为什么所有的行星都绕着轴从西向东旋转,而金星和天王星却从东向西旋转?
这个磁场来自哪里?我们最好的理论来自核心,但这里有一个误解。材料的极端加热会对它产生一些有趣的影响。现在是时候引入一种叫做居里点的东西了,居里点本质上是一种物质能保持其永磁体性能的最高温度。在居里点以上,材料将失去所有的磁性。铁的居里点大约是开尔文。核心的温度不是比这个高很多吗?
显然,坚固的内铁芯不是磁场产生的原因。用更复杂的发电机理论解释了磁场的起源。实际发生的是对流,遵循外液核中的安培定律。如果你忘记了高中物理,这里有一个快速的总结:电流环可以产生磁场,而变化的磁场可以反过来产生电流。这些场对带电粒子施加洛伦兹力。
地球磁场的计算机模拟(看看它有多复杂)如果你认为我们已经解决了所有的问题,那你就大错特错了。我只是冰山一角。我们真的什么都不知道,只是假装我们知道!现在我要问你一些有趣的问题。你知道我们的磁场每隔几十万年就会反转一次方向吗?据我们所知,火星甚至没有磁场。你觉得怎么样?你知道在产生地球磁场的过程中,太阳的T陶里相可能有强烈的影响吗?有太多的东西要讨论,如果我继续下去,这篇文章将会成为一本教科书!
前几段,当我提到我们的旅程还没有结束时,我实际上指的是另一件事,一件更奇怪的事。让我们进入内核:最近的一项研究表明,内核本身还有另一层也叫做内核!看来科学家们终于厌倦了给这些层命名了。
地核起始:地核最内层的铁(红色)与地核其余部分(橙色)的方向完全不同(蓝色线)。新的研究表明,最深处的内核实际上比之前认为的要早数十亿年形成,就在行星形成后不久。关于这个区域令人惊讶的事实是,这里的铁晶体在东西轴上,不像其他部分,它们在南北轴上,我们只是不知道为什么。也许我们终于可以得出这样的结论:我们实际上已经到达了地球的真正中心。有一件事我们可以肯定的是,我们星球最古老的地方就在它的正中央,它象征着一个有生命的星球的心脏。也许我们永远也到不了。如果我们不去尝试,也许会更好。在不清楚后果的情况下探索某件事是有风险的。但是,我们会在为时已晚之前停止我们的追求吗?