簡(jiǎn)介：地核的溫度有多高？為什么這么高？高溫對(duì)地球有什么作用？地核的能量還能持續(xù)多久？

地殼的溫度全年都能保持相對(duì)穩(wěn)定；但是，也就是位于我們的腳下的地殼之下，那里的溫度卻異常之高！那里就是地球的核心，也就是地核或地核！

從驅(qū)動(dòng)板塊運(yùn)動(dòng)到保護(hù)我們處于安全狀態(tài)而免受太陽(yáng)的輻射，地核起著非常重要的作用；然而它對(duì)地球上的生命影響則更加重要、可以說是致命的。那么，地核的這種異常高溫還能持續(xù)多久呢？

專家們相信地核的溫度應(yīng)該比太陽(yáng)表面的溫度高很多，超過18,032華氏度（10,000攝氏度）。

圖片資源：NASA（（美國(guó)）國(guó)家航空航天局）/JPL（（美國(guó)）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）/ USGS（美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局）

地核在形成初期是如何變得如此異常之熱？

一種理論認(rèn)為，大約46億年前，太陽(yáng)系由冷灰顆粒構(gòu)成的云組成，這一云有氣體有灰塵，它受到某種影響而被干擾、開始坍縮，隨后在萬(wàn)有引力的推動(dòng)下而聚集一起，形成了一個(gè)碩大的渦流盤。

渦流盤帶中心的聚和而形成了太陽(yáng)；而在渦流盤外圈的顆粒則轉(zhuǎn)變?yōu)槿舾纱蠡鹎?，這些火球由氣體與高溫熔液組成，它們冷卻后濃聚為固體形態(tài)。

同時(shí)，新形成的星球表面持續(xù)受到轟擊，這些轟擊來(lái)自大物體對(duì)星球的沖撞，轟擊造成星球內(nèi)部產(chǎn)生巨大的熱量，轟擊融化了周邊的宇宙塵埃。

地球形成時(shí)，還只是一個(gè)均勻的高溫巖石球體。地球形成期的放射衰變與所釋放的余熱造成地球繼續(xù)升溫；經(jīng)過了五億年，地球溫度升高并達(dá)到了鐵的熔點(diǎn)，即：約1,538°攝氏（2,800°華氏）。

至此，地球溫度的進(jìn)一步提升造成地球熔融巖石物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)加快。于是，浮力相對(duì)大的物質(zhì)，如硅酸鹽、甚至空氣，就停留在更接近地球外圍，形成了早期的地幔與地殼；而鐵、鎳及其他重金屬的微粒就落入地球的中心，形成了早期的地核。這一過程被稱作“行星分異”。

與富含礦物質(zhì)的地殼和地幔所不同的是，地核被認(rèn)其組成物質(zhì)幾乎全部都是金屬，特別是鐵與鎳。一般認(rèn)為：地核的內(nèi)核是個(gè)固體球，半徑約760英里（1,220公里），其表面溫度約為5,700開（5,430°C；9,800°F）；而地核的外核是一個(gè)液體層，厚約2,400公里（1,500英里），溫度介于3,000開 (2,730°C, 4,940°C) 與 8,000開 (7,730°C; 13,940°F)之間。

地核之所以具有如此高溫，一般認(rèn)為是由這三個(gè)熱源造成的：放射元素的衰變，地球形成期的輻射余熱，地核外核在與地核內(nèi)核邊界固化時(shí)由液態(tài)變成固態(tài)時(shí)所釋放的熱量。

所以，地核是相當(dāng)之熱的！那么，地核會(huì)永遠(yuǎn)長(zhǎng)期保持這么高的溫度嗎？這樣的高溫會(huì)持續(xù)多久呢？

馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家聲稱他們將在四年后回答這個(gè)問題！

驅(qū)動(dòng)地球構(gòu)造板塊運(yùn)動(dòng)、并為地球提供磁場(chǎng)助力都需要巨大的能量，這一能量來(lái)自地球的中心?？茖W(xué)家非常確定地核在變冷，但速度非常非常之緩慢。

什么機(jī)制造成地球中心如此之熱？

保持地球中心高溫有兩種“燃料”源：一是地球形成期留下的原生能量，另一是由于天然放射衰變帶來(lái)的核能量。

圖片資源：Needpix網(wǎng)站

地球是在太陽(yáng)系充滿了足夠能量時(shí)形成的。在地球的形成初期，隕石不停地撞擊這個(gè)正在孕育中的星球，并引起了巨大的摩擦力；而次時(shí)，地球遍布著火山運(yùn)動(dòng)！

地核還能生存多久？

從地球形成的初始階段到現(xiàn)在，地球的冷卻還是非常顯著的的（地球已經(jīng)發(fā)生了顯著的冷卻）。然而，地球形成期時(shí)釋放的余熱量依然存在，盡管這一原生熱量已經(jīng)很大程度上消失，但是它還在以熱的其他形式持續(xù)加熱地球的地幔與地殼。

很自然，地球深處擁有大量的放射性物質(zhì)，地殼只擁有一部分；放射性物質(zhì)衰變的自然過程也在釋放熱量。

即使科學(xué)家們已經(jīng)清楚地球內(nèi)部向宇宙空間釋放熱量的釋放速度，即：44x10W（TW），但是他們?nèi)匀徊恢獣栽卺尫懦龅臒崃恐杏卸嗌偈莵?lái)自地球形成初期的原生熱量。

圖片資源：馬里蘭大學(xué)：多耶昂.金

問題的癥結(jié)在于如果地球的熱量主要來(lái)自原生熱量、地球?qū)@著地加速冷卻。然而，如果地球的熱量大部分是由于放射衰變帶來(lái)的，那么地球的熱量或許還可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

這一問題顯得非常令人擔(dān)憂，但還有研究這樣預(yù)測(cè)：地球地核的冷卻需要幾百億年，或910億年；這可是一個(gè)極為漫長(zhǎng)的過程；實(shí)際上，太陽(yáng)的生命期也不過50億年左右，按照此預(yù)測(cè)，在地核枯滅之前，太陽(yáng)竟然已經(jīng)先期燃放殆盡。

地球地核的溫度為什么如此重要？

地核能保持溫度穩(wěn)定，這一點(diǎn)很重要；但更重要的是，地核的超高溫可以維持地球一直擁有磁場(chǎng)；地球的磁場(chǎng)是由處在地核外層的融化金屬運(yùn)動(dòng)而形成的。

這一磁場(chǎng)非常之大、超出地球的范圍、延續(xù)到宇宙空間，于是，磁場(chǎng)能鎖住太陽(yáng)風(fēng)“吹”過來(lái)的的帶電粒子。

這一磁場(chǎng)在地球的外空間產(chǎn)生了一個(gè)巨大的阻礙層，它可以阻止運(yùn)動(dòng)最快、能量最高的電子到達(dá)地球。這一磁場(chǎng)就是著名的范.阿倫輻射帶，就是這一磁場(chǎng)才使得地球表面擁有千姿百態(tài)的生命；如果沒有這一磁場(chǎng)，太陽(yáng)風(fēng)就會(huì)剝離地球的大氣臭氧層，而臭氧層才能夠保護(hù)地球的生命免于有害的紫外輻射。

地球磁場(chǎng)收集帶電粒子并將太陽(yáng)風(fēng)偏轉(zhuǎn)方向、將之捕獲，這就防止了太陽(yáng)風(fēng)將地球的大氣層剝離。沒有這一磁場(chǎng)，我們的地球就會(huì)成為不毛之地，更無(wú)生命?，F(xiàn)在確信火星曾經(jīng)擁有范.阿倫輻射帶、即磁場(chǎng)；那時(shí)這一磁場(chǎng)也在阻擋來(lái)自太陽(yáng)的死亡之風(fēng)；然而，一旦星球的星核（星心）冷卻下來(lái)，星球就會(huì)失去這個(gè)磁場(chǎng)，現(xiàn)在火星變成了荒無(wú)人煙的廢墟。

圖片資源：USGS（美國(guó)地址調(diào)查局）：火山群

地球的燃料還可以燃燒多久？

目前，已經(jīng)建立了許多不同的科學(xué)模型、用來(lái)模擬地球還有多少燃料燃燒來(lái)驅(qū)動(dòng)地球。然而，各種模型結(jié)果差異過大，很難得出明顯一致的結(jié)論甚至趨勢(shì)。當(dāng)下，人類還是不了解原生熱量與輻射能量所殘留的熱量。

馬里蘭大學(xué)的一位地質(zhì)學(xué)教授威廉.麥克唐納在他的一份研究中這樣論述：“今天，有些科學(xué)家提出地球成分模型并預(yù)測(cè)地球內(nèi)部燃料的數(shù)量，我是成員之一，支持這一模型?！?/p>

這張模擬動(dòng)畫照片演示了范.阿倫輻射帶如何將高能電子偏離運(yùn)動(dòng)方向并將之吸收，以防止它們到達(dá)地球。圖片資源：美國(guó)航空航天局/戈達(dá)德/科學(xué)可視化工作室

“我們的工作都是在各種猜想中進(jìn)步。在我個(gè)人職業(yè)生涯中，我并不在乎自己的正確與否，我只在乎答案的探索?！?然而，研究工作者相信有了更先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)手段，可以提出更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

為了確定地球中剩余的核燃料數(shù)量，研究人員使用先進(jìn)的傳感器探測(cè)反中微子中已知的某些最小亞原子粒子。反中微子這一粒子是核反應(yīng)的副產(chǎn)品，這些核反應(yīng)可以發(fā)生于星球、超新星、黑洞、及人造核反應(yīng)堆。

探測(cè)余下的燃料數(shù)量

探測(cè)反中微子是一項(xiàng)極為艱巨的工作。探測(cè)器很大，有如小型辦公樓大??；它們埋在地殼之中、深度達(dá)0.6英里（1公里）；這一深度好像有些過分，即便如此、還必須建筑一個(gè)碩大的保護(hù)屏障，以防止那些宇宙射線的侵入，這些宇宙射線的侵入會(huì)造成探測(cè)的假陽(yáng)性結(jié)果。

圖片資源：USGS（美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局）

探測(cè)器是這樣工作的：當(dāng)反中微子與設(shè)備中的氫原子碰撞，探測(cè)器就可以探測(cè)到反中微子；碰撞后，還可以探測(cè)到兩束明亮的閃光，進(jìn)一步驗(yàn)證了反中微子的成功探測(cè)。

通過統(tǒng)計(jì)碰撞次數(shù)，科學(xué)家可以確定我們地球內(nèi)部所剩的鈾原子與釷原子的數(shù)量。

但是，這一過程不那么幸運(yùn)：日本的中位值實(shí)驗(yàn)室與意大利的中微子天文臺(tái)每年僅能做到16次成功探測(cè)，造成這一領(lǐng)域工作的進(jìn)展極為緩慢、令人不快。幸運(yùn)的是，隨著三座新探測(cè)器預(yù)計(jì)在2020年投入使用，研究人員希望每一年可以進(jìn)行500多次成功探測(cè)；這三座新探測(cè)器分別是：加拿大的SNO+探測(cè)器、中國(guó)的錦屏（JinPing）探測(cè)器、與中國(guó)的朱諾（JUNO）探測(cè)器。

“一旦我們從五座探測(cè)器累計(jì)收集到三年的反中微子數(shù)據(jù)，我們就會(huì)非常有信心地研究出一種準(zhǔn)確的地球燃料計(jì)量算法，它能計(jì)算地球內(nèi)部所剩燃料的數(shù)量”，麥克唐納如此闡述。

中國(guó)的錦屏探測(cè)器比目前所有探測(cè)器之和還大三倍多；雖然它的個(gè)頭很大，但是朱諾探測(cè)器個(gè)頭更大，它的大小將是目前所有已建成探測(cè)器大小總和的20倍。

麥克唐納還解釋道：“精準(zhǔn)知道地球內(nèi)部所剩放射能源的總量就可以讓我們了解地球過去燃料的消耗速度、并預(yù)測(cè)地球未來(lái)使用燃料的進(jìn)程?！?/p>

圖片資源：斯考特.尼爾森 - 網(wǎng)絡(luò)圖片

“通過展示地球從誕生之日起的冷卻速度，我們就可以預(yù)測(cè)這些燃料在未來(lái)可以燃燒的年限”。

當(dāng)中國(guó)的朱諾探測(cè)器投入使用后，希望是在2021年，它收集的相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)該可以幫助諸如麥克唐納這類科學(xué)家去預(yù)測(cè)地球地核變冷所需要的時(shí)間。到那時(shí)，可以放心地說：任何已做的預(yù)測(cè)都會(huì)得出這樣的結(jié)論：剩下的燃料可以在未來(lái)燃燒幾億年、或許是幾十億年。

所以，我們現(xiàn)在還沒有必要在近期內(nèi)去制定移居到其他星球的計(jì)劃。

BY: Christopher McFadden

FY: hongbo_0309

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