地球的內核也在進化?科學家:內核進化,拯救了地球上的生命

2024年05月13日13:45:12 科學 1551

由於地球是一個岩質行星,以現有的科學技術,還無法對內部構造和運動方式進行準確地呈現和判斷,即使現在我們人類的航空航天技術得到了迅猛發展,能夠發射眾多深空探測器宇宙開展探索,但是我們對腳下的地球,仍然知之甚少。

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20世紀早期,地震學家利用地震波探測的方式,根據壓力波(P波)和剪切波(S波)在傳遞時的時間差,間接地推斷出地球內部是一個分層的結構,即由固態的內核、呈熔融態的地幔以及薄薄的岩質地殼組成。20世紀30年代,科學家們又通過這種方法,推測出地球的內核直徑大約為2440公里,而且其中的物質密度非常大。

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我們知道,大約在 45 億年前,地球誕生於許多類似小行星的劇烈碰撞中。小行星中緻密的鐵鎳元素沉入到熔融的原始地球核心,較輕的硅酸鹽岩石逐漸上升形成地幔。在數千度的溫度和數百萬個大氣壓的作用下,即使地球的地幔和地殼後來逐漸冷卻和硬化,內部的地核保持著熔融的狀態。而在內核的上方,包裹著一層高緻密性的液態物質,隨著地球的自轉,這部分位於內核之外熔融的金屬「外殼」時刻發生著攪動,於是形成了磁場

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最近的一項研究表明,在距今5.6億年前,地球的磁場強度迅速發生了下降,與現在的磁場強度相比,僅是目前的10%左右。然而,通過研究發現,在此後的幾千萬年時間裡,地球磁場奇蹟般地快速恢復,幾乎達到了現有水平的70%,而這段時期,正是地球寒武紀生命大爆發階段,複雜的多細胞生命突然大量湧現。

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地球磁場的快速恢復,有效攔截了無數來自宇宙的高能輻射。可以說,如果沒有那個時期的內核「進化」,就不會有當時的生命大爆發,也就不會有地球現在繽紛多彩的生物世界,人類祖先的出現也必須會無限期推遲。

之前很多的研究,都指向了一個結論,就是地球內核在「進化」過程中的一個非常時期,再生了地球的磁場,那麼是什麼原因導致地球內核發生變化呢?這是長時間困擾科學家們的一個難題。正如有科學家所說:地球的內核,是行星中的行星,它或許有著自己的地形、有自己的自轉周期、有自己的特殊結構,它就處在我們人類的腳下,而我們仍然不明白很多問題。

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30多年前,美國哥倫比亞大學的研究團隊,利用地震波監測的歷史數據,發現了地震波的P波在穿越地球內核時,會有輕微的加速現象。通過,地球內核的旋轉速度,要比內部其他結構,每年要大約多旋轉1度,在這樣的變化下,地震波的傳輸路徑逐漸與地球內核的南北軸重新對齊,而且是每400年一個周期。也就是說,內核在地球內部,每400年會發生一次「自我革新」。

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之後,美國南加州大學的地震學家,另闢蹊徑,選擇在地下開展的核爆實驗作為震源,來觀測「地震波」穿越地球核心的相關情況。在兩次美國測試實驗之間的時間裡,監測到地球內核的旋轉速度,比地球內部的其他部分要慢一些,每年大約慢 0.05°。然而,到蘇聯進行地下核爆試驗時,地球內核不知何故改變了方向並且加速了。

一些研究團隊於是對這個現象感到非常興奮,畢竟之前的觀點,普遍認為地球內核是與地幔同步旋轉的,他們利用相關的數據分析,得到的結果是:從 1970 年代開始,地球的旋轉速度逐漸加快,然後在2000年後逐步穩定了下來。初步觀點認為是地幔的引力拖拽作用,可能會帶動內核的運動,但會有一個滯後的過程。

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幾十年來,一些天文學家也在使用設備,密切跟蹤著地球表面旋轉的微小變化,相對於類星體的「參考位置」,地球每年的自轉速率都會發生「抖動」。當剔除每年的「抖動」在颶風和地震等事件的影響外,發現了一個基本上呈6年一個周期的波動規律。至於這個6年周期的形成原因,有科學家認為與地球內核的運動變化密切相關,也就是地核與地幔之間相互引力作用的結果,這種相互間的拉力,使地核在「超自轉」和「亞自轉」間來回擺動。這或許也是地球的磁極,也會時不時地進行飄移甚至翻轉的根本原因。

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截至目前,關於地球內部的真實情況和運動規律,科學家們仍然沒有摸清,特別是最內部的「地核」,更加是一個被緊緊包裹起來的謎團。我們通過對地球的整體自轉、利用地震波探測等手段,發現了它所具有的類似「脈動」的規律特徵,而且這種「脈動」從慢到快、從快又到慢,似乎遵循著一定的固有節奏,就像一個生命體在「呼吸」一樣,但這種內核的「進化」,驅動的根本原因和機理是什麼,我們仍然沒有全面認知。

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我們只是知道,正是由於這種內核的「進化」,保障了地球生命存在的條件,推動了地球生命的繁榮。如果沒有腳下5000公里處的炙熱內核,我們每個人都不會像現在這個樣子生活在地球上,或許也根本就沒有人類的出現。

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