尽管人类早在1961年就已经成功进入太空,但对于地球内部的了解却没有太多的进展,只能通过钻探的方式了解地球内部的构造。
然而地球内部的研究正急需新的突破口,而如今这一突破口或许已经出现。
欧洲和美国的科学家们利用地震波和地震波产生的信号对地球内部的构造进行了一番探索,最终发现了一片深埋在地幔与地核之间的远古海底遗迹,被人们称作“超低速区”。
这一发现让我们获得了对地球内部多了一分了解,更为精确地描绘出了地球内构造的形态,为深入研究地球演化历史提供了重要的信息。
而超低速区也逐渐成为地学家们研究的热点问题之一,那么这一片超低速区到底是一种怎样的远古海底遗迹?
地幔里的远古海洋。地幔是地球内部的一个重要构成部分,地幔区域大致分为软流层和大部分构成的上地幔,两者之间最明显的特征就是强度和密度的差异,被认为是地壳-地幔的分界面。
除此之外,地幔还有一个非常神秘的存在,那就是被称为“超低速区”、超大体积、深埋在地幔中的远古海底遗迹,在七十年代,科学家们在深入研究地球内部构造的过程中,发现了一些异常的地震波信号,这些信号明显不同于正常的地震波信号,最为显著的特征是它们的行进速度异常地慢,慢到连晶体从一种构造形态变为另一种构造形态的速度都跟不上。
在此基础上,科学家们逐渐推测出这些异常的地震波并非是地震所产生的,而是地震波在穿过异常物质时被其延迟了传播时间,因而从这些异常地震波信号的部署中推断出了超低速区的形成。
超低速区的形成原因自然是人们最关心的问题之一,科学家们通过一系列研究发现,超低速区的原始物质很可能是地球板块碰撞时期被挤压进了地球内部,然而这只是远古海洋成为超低速区的原因之一,海底地壳下潜进地幔正是因为撞击过程中地壳板块下俯进地幔的特性决定的。
另一方面,如果地球内部存在大量的地壳板块,那么我们的地幔将被地壳板块充塞,当海洋板块下沉到更深的地方甚至直接停止在地核表面时,就会形成一个巨大的超低速区,这也是超低速区面积如何能够如此之大的问题。
事实上,可以肯定的是,地球内部的远古海洋越多,地幔的超低速区面积就越大,因此,超低速区的面积可以从另一个角度反映出远古海洋的分布。
超低速区毗邻地核,可以推断出地球内部的远古海洋是时而汇聚为一体、时而分散开来的,而这种神奇的状态背后正是地球的千变万化的演化历史。
地核的温度。从现代的角度来看,地幔和地核之间的超低速区并不仅仅是一个远古海洋的残存物,它还是一把解开地心之谜的钥匙。
然而,在探求地心奥秘的道路上,地心的另一大谜团——地核比地幔要谜团重重的多,地核本质是由那些能够阻碍机械波信号传播的材料组成的,因此科学家们很难只通过地震波数据推测出地核的构造图像。
关于地核形成的起源问题,科学家们目前已经探索出两种观点,一种观点认为地核是地球原始构造中密度最高的物质往地球中心沉降形成的,随着地幔中不太稳定的构造物质的沉降,地核就逐渐形成了。
另一种观点则认为地核是太阳系早期形成时空间环境的影响物质,当地球太阳系的物质云逐渐凝缩,地球太阳系中的物质从物质云中凝缩出来形成的,地球形成越来越容易被外部恒星的重力牵引,内部的高密度物质就会沉降到地球中心形成地核。
然而,地核成因的两种观点不同,却同样对地核的一个重要参数达成了一致认同,那就是地核的温度。
从地球内部热能的剂量来看,地幔向外传递到地球地壳中的热能是地质对外做功的主要能源,而地壳向外传递到地面大气层中的热能则是气候形成的主要因素,另一方面,地地幔还通过火山、地热等方式通过地表释放出来。
地幔中的热能虽然无法直接说明地球内部的剂量,但是我们可以通过地球内部的组成和能量流向推测出其他层次中的热能剂量,这其中最关键的一点便是地核的温度。
地核的组成是由地幔向外空间中传递的数值分析出来的,其温度自然更是如此,因此,探究地核的温度成为了研究地核的热门问题之一。
根据地球内部的热能流向,我们很容易发现地球内部的矿物物质在高温环境中往往进行构造重组,在地幔环境中会进行熔融,而在地核环境中会进行氧化。
矿物物质的这一性质使得地幔和地核的温度范围都变得有了上限,从地幔熔融极限来看,地幔测定的金属物质构造重组温度的底线在两千摄氏度上下,而从地核氧化极限来看,地核沉淀的过程中金属物质氧化的极限温度为四千摄氏度上下,因此,地核的温度范围自然就在这两者之间。
需要说明的是,地幔中的高温和地核中的高温本质上是不同的,在地幔中,地幔物质间的分子间作用力会因为热运动增大,从而导致物质变得更紧密,熔融。
在地核中,地核物质的氧化则是因为金属和氧气原子之间结合变成新的固体,而这种固体特性导致了剧烈的吸热性,从而生成新的热能。
地幔熔融温度的高的一方面是导致地幔熔融的主要因素,另一方面则是导致地核温度不可能高于地幔熔融极限的原因,因为地外空间中没有足够多的氧气原子,因此地核无法像地幔一样结合氧气原子吸收热能,在地幔的热能作用面前,地核无疑是比较脆弱的。
没有磁场的地球。地核是地球上主要的热能生成地,地球上往外传递的能量主要来自地幔,可以说地核的活跃程度取决于地幔的静态程度,因而,一旦地幔中的能量耗尽,地核中的热能就会开始逐渐耗尽。
地核的温度越高,地核活动的速度就越快,越快它的能量沉积就越快,因此,地核的温度越高,地幔中能耗尽的速度就越快。
而地幔的能量一经耗尽,地幔中的热能产生就会逐渐衰减,从而地核中沉积的能量就会逐渐减少,地幔到地核的能量传递就会减缓。
因此,当地幔中的能耗尽,地幔中的热能产生减少到一定程度的时候,地核中的能量就会耗尽,地幔到地核的能量传递也会停止,地球就进入寒死状态,人们习惯称这一时期为“没有磁场的地球”。
在没有磁场的地球上,太阳风会直接穿透地球大气层照射地球表面,因此地球不会像拥有磁场的地球那样有大气圈起到阻挡太阳风的作用,另一方面,没有磁场的地球的气温也会直线下降,最终被太空中的温度降低到地表温度以下。
太阳风直接照射地球的表面,引起的光化学反应会将地球的表面大气层质量逐渐减少,最终地球将变成一颗贫瘠的行星,人类文明将面临的威胁不亚于火山、地震、冰川等灾害。
因此,当人类面对没有磁场的地球的时候,已经是人类文明面临存亡的关键时刻,如果人类文明最终倒下,地球也最终会变成一颗“火星”。
当然,地球最终变成一颗“火星”并不代表地球上的生物就会被彻底摧毁,由于人类会在没有磁场的地球上生存不了,因此其他形态的生物就会在没有人类的地球上继续繁衍生息。
结语地球上的生命进化是由地球独特的环境和碰撞的结果,人类文明由地球独特的环境和人类大脑的碰撞产生。
然而,地球和人类文明只是宇宙历史中的一个阶段,当地球最终走向终结,人类文明最终走向终结的时候,人类的宇宙历史也就结束了。
从长远的角度来看,人类、地球、太阳系,甚至银河系只是一个小小的鼓演舞台,随着科学技术的飞跃发展,人类的历史舞台上也将横空涌现更加辉煌的光芒,随着时光的流转,这些光芒将照亮整个银河系的宇宙……