焦点速讯:人类连地壳都挖不穿,为什么会知道地核的温度超过了6000℃?

来源:魅力科学君   2023-04-08 20:13:07

科学家告诉我们,按从外到内的顺序,地球可以分为地壳、地幔和地核,随着深度的增加,温度也会不断地提升,以至于地核的温度超过了6000℃。所以这个温度是怎么测量出来的呢?

想要知道地核的温度,最直接的方法就是在地球上挖一个直达地核的洞,然而对于人类而言,这种方法根本就不可能实现,要知道地球的半径大约有6371公里,而迄今为止,人类在地球上挖得最深的洞也就12公里多一点,这样的深度,甚至连地球的地壳都没有挖穿。


(资料图片)

那么问题就来了,连地壳都挖不穿的人类,为什么会知道地核的温度超过了6000℃呢?其实这是科学家推测出来的结果,下面我们就来看一下这具体是怎么回事。

虽然我们无法挖掘到地球深处,但是我们还是可以通过其他的途径去了解地球内部的情况,其中一个重要的途径就是:地震波。

在地球表面某处发生地震的时候,会产生大量的地震波,当这些地震波在地球内部传播时,其传播路径、频率、振幅、相位以及强弱程度等参数,都会随着地球内部物理特征的变化而出现相应的改变,通过对地震波在地球内部的具体传播情况进行监测,我们就可以知道地球内部的质量分布以及物质组成。

这种方法看上去似乎比较简单,但实际上,这需要大量的时间去累积数据,同时还需要相关理论的发展与完善。随着时间的推移,科学家逐渐搞清楚了地球的内部结构可分为地壳、地幔和地核。

更重要的是,科学家发现地核又可以分为液态的外核和固态的内核,而在外核和内核的交界区域,地震波的传播存在着一个轻微的渐进过程,这就意味着,这片区域中的物质温度就应该是一个固定的值。

为什么这么说呢?这可以通过一个常见例子来说明,在日常生活中,假如我们把一些固态的冰块跟液态的水混合,那么当冰块和水达到稳定共存的状态时,其温度就是一个固定的值,比如说在一个标准大气压下,稳定存在的冰水混合物温度就是0℃。

之所以会这样,其实是因为如果温度高了,冰就会融化并吸收热量,如果温度低了,水则会结冰并放出热量,当冰水混合物达到热平衡状态时,其温度就会固定为冰的熔点。

因此可以说,既然外核和内核的交界区域,稳定存在着固态物质和液态物质的混合物,那这里的温度也是一个固定的值。从理论上来讲,我们只需要确定了这个值,就可以将其作为参考,然后再结合相关理论(如行星物理学、热力学等),就可以计算出整个地核的温度曲线。怎么确定呢?

在过去的日子里,科学家已经分析出地核的主要成分是铁和镍,其外核和内核交界区域的深度约为5150公里,而根据地球内部的质量分布,可以计算出该区域的压强约为329Gpa。

所以我们只需要在实验室中创造出329Gpa的高压环境,就可以直接测量出与地核成分相同的物质在这种高压环境中的熔点,而这个熔点,就可以认为是外核和内核交界区域的温度。

需要知道的是,329Gpa大概相当于325万个标准大气压,想要在实验室中创造出这种压强,并让它稳定地存在一段时间,其难度是相当大的。

所以直到进入21世纪之后,科学家才测量出在329Gpa的高压环境中,地核物质的熔点约为5430℃,并据此计算出,地核最外侧的温度在4000℃左右,而地核中心位置的温度则可以高达6800℃,考虑到测量的误差,通常的说法就是:地核的温度超过了6000℃。

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