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地球的「死亡速度」出乎科學家意料

地球形成於大約45億年前。從那以後,地核就在慢慢冷卻。雖然地表和大氣溫度在億萬年中不停波動,但熔融的內部——我們星球跳動的心臟——一直在冷卻。當地核完全冷卻,地球就相當於死了。

地球中心鐵核的旋轉,如同對流發電機的巨大的磁場,科學家認為這是一種無形屏障,可以保護我們的世界並讓生命存續。此外,地幔對流、構造活動和火山活動被認為有助於穩定全球溫度和碳循環。

因為地球內部在變冷,並且會持續變冷,這意味着它最終將凝固,地質活動將停止;地球變成類似於火星水星的貧瘠岩塊。

新的研究表明,這一過程會大大提前。

關鍵可能是地球外部鐵鎳核與其上方熔融流體下地幔之間邊界的一種礦物。這種邊界礦物被稱為布里奇曼岩,它傳導熱量的速度將影響熱量從地核滲入地幔的速度。

確定熱傳播的速度並不像在大氣條件下測試布里奇曼岩熱導率那麼簡單。熱導率會根據壓力和溫度而變化。地核無疑是非常複雜的環境。

為了克服這一困難,由瑞士蘇黎世聯邦理工學院的行星科學家村上元彥領導的團隊用脈衝激光照射了單晶布里奇曼石,同時將其溫度提高到2440開爾文,將壓力提高到80吉帕斯卡,接近我們所知道的下地幔環境——2630開爾文和127吉帕。

「這個測量系統讓我們證明了布式岩的熱導率比我們以為的高約1.5倍。」村上說。

反過來,這意味着從地核到地幔的熱流比我們想像的要高效——因此,地球內部冷卻的速度比我們想像的要快。

這個過程可能正在加速。當地核冷卻時,布里奇曼岩會轉變為被稱為後鈣鈦礦的礦物,這種礦物的導熱性更強,因此會增加從地核到地幔的熱損失率。

「我們的結果可以讓我們對地球動力學的演變有了新的認識。」

至於究竟快多少,那就不得而知了。實際上我們對地球內部的了解,非常之少。火星的冷卻速度要快一些,因為它比地球小得多,但還有其它影響因子。

例如,放射性元素的衰變會產生熱量,足以維持火山活動。這些元素是地幔中的主要熱源之一,但它們的貢獻尚不清楚。

「我們對這類事件的了解還不夠,無法建立地質活動時間表。」

然而,在人類的時間尺度上,那無疑是非常漫長的歷程。事實上,在此之前,地球很可能會因其他原因而變得無法居住。所以,目前還不必擔心。

他們的論文已發表在《地球與行星科學快報》上。

責任編輯: 李韻  來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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