地球早在大約45億年前就已經(jīng)形成,如此漫長(zhǎng)的時(shí)間過去,地球的溫度并沒有降下來。在地球的內(nèi)部,溫度仍然非常高。尤其是在地球核心,那里的溫度堪比太陽(yáng)表面,可達(dá)5500 ℃。那么,地球內(nèi)部的熱量是來自哪里呢?為什么地球沒有完全冷卻下來呢?
地球內(nèi)部的熱量來源可以分為兩種,一種是形成地球時(shí)的原始熱量,還有一種是放射性熱量。
在45億年前,太陽(yáng)剛剛從原始星云中形成之后,強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)吹散了太陽(yáng)周圍的星云,阻止它們繼續(xù)下落。殘留下的星云繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn),它們之間會(huì)互相碰撞,結(jié)合形成微行星。微行星之間又會(huì)相互碰撞,結(jié)合成更大的原行星。在碰撞的過程中,動(dòng)能被轉(zhuǎn)換為熱能,所以原行星會(huì)變得越來越熱。
在地球的形成過程中,地球遭受了大量的碰撞,所以原始地球非常熱。原始地球的表面呈現(xiàn)為熔融的狀態(tài),沒有像現(xiàn)在這樣擁有固態(tài)巖石表面和液態(tài)水。
在引力的作用下,含量較高的重元素鐵和鎳下沉到地心中,它們形成一個(gè)密度非常高的核心,這會(huì)導(dǎo)致熱量快速流失。但隨著溫度的下降,熔融的地幔逐漸固化,地心的熱量損失速率隨之逐漸降低。據(jù)估計(jì),目前地心的熱量流約為10萬億瓦。
另一方面,地幔和地殼中還包含不少的放射性元素,例如,鈾-238、鈾-235、釷-232和鉀-40,它們發(fā)生核衰變之后,會(huì)釋放出熱量和中微子。據(jù)估計(jì),放射性熱可能占到了地球內(nèi)部熱量來源的一半。
總得來說,從地球內(nèi)部輻射到地球表面的熱流量約為45萬億瓦。地球內(nèi)部維持熱量對(duì)于地球上的生命非常關(guān)鍵,因?yàn)橹挥械厍騼?nèi)部擁有足夠的熱量,才能使外地核保持液態(tài),內(nèi)陸核保持固態(tài),這樣才能通過發(fā)電機(jī)原理來產(chǎn)生地球磁場(chǎng)。有了地球磁場(chǎng)的庇護(hù),大氣層才不會(huì)被太陽(yáng)風(fēng)剝離,生命能夠免遭宇宙射線的侵害。
與地球相比,火星因?yàn)閮?nèi)部快速冷卻,磁場(chǎng)僅維持了幾億年就幾乎消失殆盡,這使得最初可能宜居的火星變得荒涼。如果未來想要改造火星,使其變成宜居的星球,需要想辦法給火星增加一個(gè)磁場(chǎng),以抵御太陽(yáng)風(fēng)的侵襲。
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