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地球已经有40多亿岁了,怎么还没凉?它凉了可就麻烦了

 无上科学信仰 2021-01-16

地球拥有三层结构,即地壳、地幔与地核,除了我们能够直接接触到的地壳部分之外,地幔和地核都是十分炽热的。

宇宙是近乎于真空的,也就是说它是一个接近于绝对零度的寒冷空间,平均温度约为-270.15摄氏度,任凭多么热的东西,只要放置在宇宙之中,它就会慢慢走向冷却,而我们的地球已经40多亿岁了,它怎么还没凉呢?要弄清地球怎么还没凉,先要知道地球是怎么热起来的。

在太阳系的绝大多数物质凝聚成为太阳之后,剩余的一些边角料开始在太阳的引力作用之下围绕太阳运行,早期太阳系的物质密度还是相对较高的,所以这些边角料在运动的过程中就免不了磕磕碰碰,不打不相识,磕磕碰碰最终使它们粘合在了一起。在引力的作用之下,物质凝聚坍缩,最终形成了一个个的星体,大星体兼并小星体,才最终形成了现在的太阳系。

在星体凝聚坍缩的过程中,因引力势能的转化,星体的温度逐渐升高,所以最初诞生的星体都是一个个小火球,地球就是其中之一。

地球这个小火球虽然温度很高,可终因质量有限,而不能诱发氢核聚变,所以只能成为一颗行星。既然无法产生聚变反应,身处于如此寒冷的宇宙之中,自然就是要慢慢变凉的,而位于最外层的地壳自然是凉得最快的。

不过地球的冷却过程似乎只到了地壳就终止了,40多亿年过去了,地球依旧保持着一颗火热的心,这是为什么呢?地球内部之所以过了40多亿年还没有变凉,原因就在四个字之上,即“开源节流”。先来说说节流吧,所谓节流就是指地球的保温作用。

地球的第一道保温层就是地球的大气层。

地球在向外散热的同时,也在吸收着太阳的热量,而太阳的热是一种短波辐射,而地球向外散热主要以红外辐射为主,而地球大气对于太阳的短波辐射吸收有限,这便于太阳热量可以直达地表,反而大气对于红外辐射有较强的吸收能力,地球散发的热量被大气吸收之后,大部分又会再次被放回地表,所以地球大气的保温作用还是非常明显的。

地球的第二道保温层就是地壳本身。地球形成之后,密度大的物质向中心沉降,密度小的物质上浮于地表,这就形成了一个以硅镁层及硅铝层为主的地壳,而这种以矿物质为主的地壳就是地球天然的保温外壳。当然,只是节流是不够的,因为无论如何节流,温度还是要逐渐丧失的,而地球内部至今仍能保持6000摄氏度左右的高温,还与“开源”有关。

地球最初的热度来自于坍缩过程中的势能转化,但这只是一部分,并不是全部,还有很重要的一部分来自于放射性元素的衰变。

人们最初确定地球年龄的时候,用的就是放射性元素衰变法。美国化学家博尔特伍德认为,放射性元素铀会经过一系列衰变最终变为铅,所以只需要知道整个衰变过程中的元素半衰期,再根据陨铁中的铅铀比例和现在地球岩石中的铅铀比例,就可以计算出地球年龄了,根据该方法,最终测定的地球年龄约为45亿岁。

地球内部存在着大量以铀238为代表的放射性元素,这些放射性元素在衰变的过程中会释放出巨大的能量,这些能量就成为了地球热量的源泉。一方面地球拥有很好的保温效果,另一方面又有持续的热量供应,所以即便过了40多亿年,仍然保有一颗炽热的心。

地球虽然有热量供应,但并不是源源不断的,因为地球内部的放射性元素是有限的,终有一日它们会全部衰变完,到时地球可就真凉了。

以铀238为例,它的半衰期为44亿年,所以地球上的铀238已经消耗过半了,根据粗略的计算,地球内部来自于放射性元素的供热大概还可以持续20亿年左右,而在此之后,地球就真的要变凉了。更可悲的是,地球如果凉了,我们也就凉了。

地球之所以能够孕育生命,磁场是一个基础条件,虽然地球磁场是如何产生的,至今还有很多疑问,但有一点是肯定的,那就是地球磁场和内部的熔融物质流动有关,而地球内部一旦冷却,熔融物质则会全部固化,磁场自然也就消失了,没有了磁场,地球生命也就失去了保护罩。

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