2020-08-31 20:52
参考消息网8月31日报道美国科幻频道网站8月30日发表了题为《地球内核的年龄只有10亿年……比我们大多数人认为的要年轻》的报道,一个国际科学家小组所做的一项令人兴奋的实验显示,地球内核的年龄比许多人早前所认为的要年轻得多。相关内容摘编如下:
以宇宙学术语来说,10亿年并不是一段不可思议的时间。它对我们这个星球来说甚至不算多。
地球被认为有46亿年的历史。直到现在,人们估计地核更接近这一年龄段,但重现地核内核形态的实验改变了这一切。地核的内核由固态铁组成,并被液态铁的外核包围。
物理学家张友军(音)最近在美国《物理评论快报》周刊上发表了一篇与他人合著的研究论文。他说:“地核的导热性决定了其冷却速度和内核的生长速度。因此,它可以让我们了解地球内核的年龄和能量来源,以及驱动地球发电机的机制。”
彼此已很接近的原子或分子之间的碰撞和随后的热传导决定着地核释放热量的程度,决定着地球发电机的驱动力,也决定着让我们磁场保持强大的力量。这种力量就是外核中的液态铁。据认为,它还含有较轻的元素,比如碳、氢、氧、硅和硫。弄清磁场的能量和地球发电机的形成原理还可以让我们了解地球的宜居性,因为磁场阻挡住了有害的宇宙射线,并防止地球变成像火星那样的辐射沙漠。
但且慢。地球发动机悖论也就此产生,它质疑热对流的可行性取决于内核的导热性。如果地核的导热性太高,地球发电机不可能在地球进化的早期阶段获得动力,因为年轻而炽热的外核要在晚些时候才形成,没有足够的时间冷却。所估计的地核年龄增长将取决于地球发电机的导热性有多低。地球发电机越早被驱动,冷却的时间就越长,从而使地核的年龄增长(在这种情况下更像是永久效应)。
如果要弄清内核的年龄,张友军和他的团队就需要研究能否解决这个问题,地核内核的压力超过100万个大气压,温度也可能比太阳表面高。这时,他们找到了一些熔化的硬核金属。
他说:“我们通过实验和理论确定,挤压式激光加热铁的导电性和导热性是模拟地核形态的主要内容。结果证明,地核内核导热性比之前的研究发现低30%到50%,并支持了这一说法,即地球发电机在早期阶段是由热对流驱动的,在目前阶段是由热对流和组合对流驱动。”
地球发电机的导热性可能也受到了较轻元素的存在的影响,这些元素在熔铁最初形成时就溶入了,尤其是硅。这可能意味着这些元素将降低内核导热性。较轻元素的导热性低可能让人们将其与冷却时间混淆,这也解释了为什么早前这么多有关地球内核年龄的估计数字要更高。(编译/邬眉)
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为什么地球有45亿岁了,地核却只有10亿年的历史呢?
麦克斯韦妖妖灵
发布时间:08-30 22:39
在我们的意识中,地核就是地球的本体,它们应该是在同一时期形成的。很难想象一个没有地核的地球是什么样子的。今天让我们一起来探讨这个看起来有点奇怪的话题,为什么地球已经45亿岁了,但是地核却只有10亿年的历史呢?
地球的内核就是我们地球最内部最核心的物质,对地核的划分也有内核和外核的差别。一般认为地球的外核是能够缓慢流动的液态,内核就是坚硬的核心。因此,我们可以将现在地球的构造想象成一层蛋糕,有着固态的外壳、又热又粘的地幔、液态的外核和固态的内核。
初始地球的核心
事实上,地球的固态核心并不是一开始就有的,它是随着核心内部液态铁的不断冷却才开始不断地缓慢增长的。液态的外核包裹着固态的核心,外核的翻滚提供了动力,地球的磁场也因此而形成,保护地球免受宇宙辐射的摧残。
因此在地球形成的初期,核心是液态的,是随着时间的不断推移和铁的不断累积,坚固的核心才开始形成的。那么坚固的核心是什么时候才开始形成的呢?
核心的年龄
地球的内核是一个铁球,它的宽约2442公里,人类对它的了解非常的缺乏。以前,一般认为这个铁球和地球的年龄差不多。但是最近科学家进行了一个新的实验发现实际上地球的坚固核心大概只有10-13亿年的历史,差不多和地球磁场增强发生在同一时间。
我们也知道磁场是地球能够让生命生存下来的重要因素之一,没有磁场地球就难以抵御来自宇宙射线的伤害。
地球发电机
地球的核心就是地球的发电机。外核中富含铁的运动,让地球产生变成了一个强大的磁体。这个地核负责着磁极的南极和北极,并且产生了不可见的磁场屏蔽,让我们得以抵御太阳粒子的伤害,也防止太阳风将地球的大气吹走。
而地核内部的运动就是由热量来驱动的,即热能来源。随着地核的逐渐冷却,核心才是从内向外开始产生结晶,这种结晶形成的过程又进一步释放了能量从而推动了液态外核的运动。因此核心的固态的形成和积累的这个过程我们可以理解为地发电机的组成能量。
也就是说,如果能够通过实验来证明出这种组成能量的总量,那么地球内核的年龄就可以计算了。
年轻的地核
通过在实验室中重建核心形成的极端条件,科学家测算了铁的导电率,再由此计算出地核的冷却温度,研究发现冷却的地核大概能够吸收10太瓦的能量,而从地球散发到太空的热量是46太瓦。通过计算了能量的损失率,科学家就可以进一步算出从一团融铁要花多长的时间才能形成目前地球核心的大小。
此外,研究也进一步表明,磁场在10-15亿年之前突然得到了增强,这和地球内核形成的时间不谋而合,也就是说地球内核的结晶可能对磁场的增强产生了一定的推力。
小结:
地球的核心为什么和地球不同岁呢?事实上,地球的核心分为内核和外核。地球的内核是固态的,而外核是液态的。在地球形成的初期,核心是液态的,但是随着内部铁结晶的凝固,地球坚固的内核就开始形成了。
地球内核的形成与地球磁场突然增强的时间不谋而合,也就是说地球内核的形成对磁场的增强有非常重大的作用。科学家通过模拟内核的极端条件,测算铁的导电率,并计算冷却地核所系数的能量,得到能量损失率,最后计算出地球核心的形成要花多长的时间。
结果表明,地球的核心比地球年轻很多,仅有10亿岁。
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个人评论:也就是说地球拥有强大磁场能够支持复杂生命形式演化的时间只能从10到13亿年前开始算起。