地心温度为何这么高

如果我们可以像切水果一样把地球一分为二,我们就可以看见地球的内部是分圈层的。地壳是地球的最外层,类似水果的外皮。地壳的平均厚度约为17千米,庭院里、公园里的地面是地壳的最外层。如果从地面的土壤开始向下挖,最终会碰到岩石圈。陆地上,地壳的主要成分是花岗岩。在像美国科罗拉多大峡谷这样的地方,流水的冲刷已经把一部分地壳侵蚀掉,这里的花岗岩已经暴露在外了。而在海洋下面,地壳就薄了很多,从海底开始,地壳层向下延伸约4.8千米,主要成分是另一种岩石——玄武岩。

在地壳下面是深厚的地幔层,它的厚度约为2865千米。目前科学家也并不十分了解藏在地下深处的地幔层,只知道地幔的最外层可能主要是由一种叫作橄榄岩的岩石组成的。科学家认为,地幔中至少有一部分是柔软的,因为在靠近地心一侧与地幔层相接的是液体熔岩。

最后,地幔下面是地球的中心,也就是地核。从地核最外层到地球最中心大约有3480千米的厚度。看起来,这里由于远离太阳这个热源,似乎应该比南、北极地区更加寒冷。可是事实刚好相反,地心附近温度极高,平均约为4000℃以上,如此高的温度使地核的外层呈现液态,主要是熔融状态的金属。想象一个仓库,里面装满了熔化了的平底煎锅,这就与地心处的景象差不多了:混合了氧和硫的液态金属四处流淌。随着地球的自转,这个地下海洋也形成了自己的洋流。

地核的密度非常大。因为星球的大部分重量都压在地核上,所以这里的物质被紧紧地挤压在一起。

科学家们认为,巨大的压力使地球的内核成为一个固态铁核(也含有少量氧和硫)。即使温度很高,但是巨大的压强使所有的铁分子都紧紧地压在一起,宏观上维持着固体的状态。地球中央的固态金属球大约是月球体积的3/4,被包裹在液态金属的海洋中,成为星球中的星球。

地球深处的热量是哪来的呢?大部分热量是46亿年前地球形成时产生的——体积较小的物体撞在一起形成地球就会放出热量。但有些地质学家却认为大部分热量来自于地球深处的天然的放射能。

地球内部的放射性元素会释放粒子,比如电子,这些粒子与岩石层中的原子碰撞,将部分能量传递给岩石中的原子,岩石的温度就升高了。地球形成初期,这些放射性元素使地球内部的岩石变得非常热,而岩石很容易保存热量(可以想想夏天太阳下的石头有多烫),所以这些热量就被保留在地球内部了。几百年之后,地球内部的高温已经足以熔化岩石中的金属物质。后来,重金属又从较轻的金属中分离出来,沉入地心,形成了地核。

地球形成后,其表面渐渐冷却,这使固体岩层得以形成。地球的核心部位由于压力和自然的放射性而一直保持着高温。需要大约几亿年的时间才能完全消耗掉这些热量。

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