▽
如果在宇宙里找一樣最奇怪的東西,那就是人類。
人類信仰、文化、認(rèn)知千差萬(wàn)別,卻不約而同地對(duì)天空充滿憧憬。相信在那里,有一個(gè)更美好的所在,那就是天堂(中國(guó)人叫天宮)。
1968年,阿波羅8號(hào)繞月旅行時(shí),博爾曼在10億人面前玩起了直播,他的關(guān)鍵詞是“廣袤”、“寂寥”、“望而卻步”。后來(lái),宇航員們看見(jiàn)一顆藍(lán)色星球冉冉升起,那就是地球。
宇航員們被她的美麗所震撼,也被她的溫柔所感動(dòng)。
真的上了天,人類才發(fā)現(xiàn),所謂天堂,其實(shí)一直在我們腳下。
而天上,隨處可見(jiàn)地獄般的存在。
不過(guò),如果穿越到44.5億年前,他們看到的不會(huì)是那個(gè)天堂般的家園,而是比月球更令人望而生畏的煉獄。
那是一?;也涣锴铩⒓t不拉幾的球。你看到的顏色,是外層氣體的顏色。
在翻滾的臟云中,會(huì)閃出一些光,亮白的是閃電,亮黃、亮紅的是巖漿。
是的,那時(shí)的地球,巖漿翻滾,污霾蔽日。
那是因?yàn)?,剛剛形成的地球熾熱暴烈:放射性元素釋放的熱量是如今?倍,可以說(shuō)是一個(gè)超大的核反應(yīng)堆;物質(zhì)剛被壓縮成地球的熱量尚未散盡;小行星亂飛亂撞,巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能…
這里,是地球的冥古宙。整個(gè)地球處于熔融狀態(tài),十分活潑不可愛(ài)。
元素在火乳交融中,慢慢分層。分層規(guī)則很簡(jiǎn)單:重的向下,輕的向上。
所以,偏重的鐵和鎳沉向中心,形成一個(gè)以鐵為主的地核;輕一些的硅酸鹽圍繞地核,形成了地幔;更輕的硅酸鹽就浮在最上面,后來(lái)冷卻,成了地殼。
啥叫硅酸鹽呢?硅、氧這倆壞小子,喜歡亂撩鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等各種姑娘,這些姑娘與硅和氧的化合物,統(tǒng)稱某女郎,哦不,硅酸鹽。
這個(gè)分層的過(guò)程相當(dāng)長(zhǎng)。有多長(zhǎng)呢?18厘米?不,幾十億年。到現(xiàn)在也還在繼續(xù)。因?yàn)?,地球是活的,?nèi)部不停地在流變。
如今,地球內(nèi)部是這樣的:
地核半徑3480公里,分兩層。
外核厚1742公里,含80%的鐵,混雜著鎳、硅、硫等。內(nèi)核基本全是鐵。
內(nèi)核是固態(tài)。為啥最火最熱,反而是固態(tài)呢?據(jù)分析,可能是身為核心,壓力太大所致。
內(nèi)外地核之間,有一個(gè)過(guò)渡帶,大概厚400公里。
地幔厚2800公里,主要配料是非常粘稠的硅酸鹽。有多粘稠呢?你用手指一捅,手指就沒(méi)了。
這是由于高溫,導(dǎo)致硅酸鹽不能老老實(shí)實(shí)地保持像石頭那樣的固態(tài),而溫度又沒(méi)高到讓它完全熔化成液態(tài)。所以,就搞成了這樣一個(gè)尷尬的存在。
地幔也分兩層。包著地核的是下地幔,厚1920公里;外面裹著上地幔,厚950公里。
上地幔里,有一部分熔融物質(zhì),也就是巖漿。
最外面,就是我們最熟悉的地殼了,平均厚17公里。可以說(shuō)相當(dāng)薄了。
目前,人類用的礦物、材料、食物等所有資源,都取自這層薄薄的殼…的外層。
整個(gè)地球的溫度,是外冷內(nèi)熱,逐漸過(guò)渡。地核溫度最高,外核4000—6100℃,內(nèi)核6300—7000℃。
說(shuō)到溫度,順便提一句:雖然萬(wàn)物顏色各異,但不管什么東西,溫度高到可以發(fā)光時(shí),它的顏色就由溫度決定。
一些圖片為了表示地核的高溫,把它弄成亮紅或者亮黃色,其實(shí),這個(gè)顏色只是巖漿的溫度,也就是700-1200℃的顏色。
所以,真實(shí)的地球剖面應(yīng)該是這樣的:
說(shuō)到這里,咱倆情不自禁產(chǎn)生了一個(gè)疑問(wèn):
人類目前最深的井只鉆到12262米,還不太直,連地殼都沒(méi)鉆透,怎么能知道地幔、地殼的結(jié)構(gòu)和配方呢?
那得從一場(chǎng)災(zāi)難說(shuō)起。
1906年,美國(guó)舊金山大地震,里氏7.8級(jí),死亡幾千人。
在克羅地亞,有個(gè)氣象學(xué)、地震學(xué)家,叫莫霍洛維奇。他聽(tīng)說(shuō)這場(chǎng)災(zāi)難后,陷入了深深的思考:觀測(cè)地震、利國(guó)利民。于是他建了一些地震臺(tái),用來(lái)測(cè)地震波。
1909年,盼望已久的,對(duì)不起,避之不及的地震果然就在克羅地亞發(fā)生了。他拿到地震波數(shù)據(jù),算來(lái)算去,發(fā)現(xiàn):地震波在地下大概54公里處,速度突然猛增。這說(shuō)明,地震波遇到一個(gè)邊界,從巖石進(jìn)入另一種物質(zhì)。
等等,剛才不是說(shuō),地殼厚度17公里嗎?54公里是什么鬼?
17公里是平均厚度??偟膩?lái)講,海洋比較薄,平均不到萬(wàn)米;大陸比較厚,平均大概40公里。高山、高原地區(qū)更厚,最高可達(dá)70千米。
莫霍洛維奇測(cè)的地方,就是54公里。地殼和地幔邊界,是老莫代表人類首次發(fā)現(xiàn)的,所以這個(gè)邊界就叫莫霍面。
從此,人類知道了:地殼下面的東西不一樣。但究竟有啥不一樣?不知道。
不知道不要緊。知道自己不知道,也就離知道不遠(yuǎn)了。
莫霍面的發(fā)現(xiàn),勾起了更多人的好奇心。裝備控、數(shù)據(jù)控紛紛登場(chǎng)。
美國(guó)人伍德的地震儀風(fēng)靡全球,地震監(jiān)測(cè)蓬勃發(fā)展,后來(lái)竟然出現(xiàn)Transform這樣的微地震監(jiān)測(cè)技術(shù),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)越來(lái)越可靠。
被希特勒搞得受不了,跑到美國(guó)的古登堡,沾了這些地震技術(shù)的光。他拿到全球的地震數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律:地震波在地球上有陰影帶。不管是橫波,還是縱波,都有自己的陰影帶——也就是到不了的地方。
啥意思呢?如果地球的材質(zhì)都一樣,那么,地震波會(huì)隨著距離的增加,而均勻地?cái)U(kuò)散、減小,但不會(huì)突然消失,或者突然變速、轉(zhuǎn)向。
這很好理解,光也是一種波,手電筒射出光,會(huì)隨距離增加而擴(kuò)散、減弱;從空氣射入水中,就會(huì)轉(zhuǎn)向(偏折)、減速;遇到水里的一塊冰,就會(huì)被反射、折射、投出一個(gè)陰影。
那么,地震波出現(xiàn)陰影,并且突然變速、轉(zhuǎn)向,一定是遇到了不同的介質(zhì)。
橫波、縱波的傳播方式不同,所以陰影出現(xiàn)的位置也不同。這樣縱橫結(jié)合,古登堡推算出了地球內(nèi)部的樣子:有個(gè)液態(tài)地核。
為啥能算出是液態(tài)呢?因?yàn)闄M波不能在液體里面?zhèn)鞑?,而縱波從地幔遇到液態(tài)界面,會(huì)被折射。
地球不僅有個(gè)蛋殼,還有個(gè)蛋黃。簡(jiǎn)直太神奇了!
1936年,丹麥地球物理學(xué)家萊曼女士拿到更豐富的地震數(shù)據(jù),算來(lái)算去,進(jìn)一步證明了古登堡的推算:2900公里深處,地幔之下,確實(shí)是液態(tài)的核。所以地幔和地核的界面,就叫古登堡面。
事情還沒(méi)完,細(xì)心的萊曼接著往下看,發(fā)現(xiàn)5000公里深處,縱波又加速了。
怎么回事?又遇到固體了唄。于是,人類知道,地球還有個(gè)固體的內(nèi)核。那么,外面包的那個(gè)液態(tài)層,就叫外核。內(nèi)外核的分界面,當(dāng)然就叫萊曼面。
地殼、地幔、外核、內(nèi)核,簡(jiǎn)直不能更完美了。
且慢,事情還在繼續(xù)。
1992—2012年間,全球?qū)掝l地震臺(tái)陣積累起了一批豐富的數(shù)據(jù)。美國(guó)伊利諾伊大學(xué)、中國(guó)南京大學(xué)聯(lián)手分析這些數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)內(nèi)核里還有貓膩:地震波在內(nèi)核中,又發(fā)生了突變。
2015年,兩個(gè)大學(xué)的研究小組在《自然-地球科學(xué)》上發(fā)表論文:內(nèi)核里,還有個(gè)小內(nèi)內(nèi)。
內(nèi)內(nèi)核也是固體。八成還是鐵之類的金屬。只是壓力太大,晶體結(jié)構(gòu)可能不一樣。但究竟是什么樣的晶體,?對(duì)不起,不知道。這么大壓力,人類目前復(fù)制不出來(lái)。
好吧,地球分層,液體、固體、膠體…可以靠地震波搞定。那么,各層的成分是啥,又怎么搞得清呢?
地質(zhì)學(xué)大神威爾遜說(shuō),別急,雖然我們連地殼都鉆不進(jìn)去,但地幔會(huì)自己跑出來(lái)的。
這么好的地幔,到哪里去找呢?
威爾遜說(shuō),在地幔中,有些長(zhǎng)期固定的活動(dòng)中心,向地殼外傳遞巖漿、熱量,這些地方,叫熱點(diǎn)(后來(lái)摩根解釋,熱點(diǎn)是地幔柱活動(dòng)的結(jié)果)。熱點(diǎn)在地球上并不難找。
比如,在浩瀚的太平洋中,夏威夷海嶺、天皇海嶺,其實(shí)是一串串火山鏈。那就是熱點(diǎn)遞變的結(jié)果。
想知道地幔的配方,去熱點(diǎn)看看石頭就OK了。大家跑過(guò)去一看,主要是橄欖石,還有斜方輝石。由前面說(shuō)的那些元素合成。
好吧,地幔可以跑出來(lái)給我們看,那么,地核的成分,我們是怎么知道的?
咳咳,呃…其實(shí)是猜的。哎別扔雞蛋呀,也不是瞎猜。
首先,我們可以利用地震數(shù)據(jù),結(jié)合溫度、壓力等數(shù)據(jù),計(jì)算地核的密度,推算出,地核的配方是鐵、鎳。
其次,根據(jù)隕石的成分,可以推測(cè)地球的元素豐度。隕石的綜合含鐵量很高,那么,地表、地幔沒(méi)那么多鐵,鐵去哪了?根據(jù)鉆探取芯、對(duì)地幔的分析可知,元素分布,與理論基本相符:重的在下,輕的在上。所以,老鐵去當(dāng)了核心。
地球的成分,基本變化不會(huì)太大了。但它的結(jié)構(gòu),每天都在變。因?yàn)?,隨著地球的降溫,地核會(huì)越來(lái)越大,地殼會(huì)越來(lái)越厚??傆幸惶?,它會(huì)變成一個(gè)冰冷的大石球。不過(guò),這個(gè)速度是相當(dāng)緩慢的。真的還想再活五百年的我們不用擔(dān)心。
好像跑題了,我們聊回冥古宙。
冥古宙也不都是那么暴烈。因?yàn)?,地球有水?/span>
但是,水只有可以保持液態(tài)時(shí),才能讓星球變得溫柔美麗。
而讓水保持液態(tài),溫度和壓強(qiáng)范圍非常狹窄:1個(gè)大氣壓下的0—100℃。而在暴虐的宇宙,溫度可以從-273℃到1000000000℃。保持0—100℃,只能是個(gè)奇跡。
地球在形成時(shí),確實(shí)吸積了一些水。那些墜落在地球上的彗星、小行星等小天體,也帶來(lái)了一些水。
然而,在地球的暴烈期,地表沒(méi)有水的立錐之地。因?yàn)樗聽(tīng)C。一燙,它就會(huì)變成氣態(tài)。
那時(shí),大氣層主要是甲烷、硫化氫、二氧化碳等等,翻滾著厚重的塵霾。
所以,水只能在天空和臟霾混在一起飄呀飄。要么,被壓在地下煎熬翻滾,等待機(jī)會(huì)噴涌而出,和臟霾混在一起飄呀飄。
飄在空中,溫度下降,就會(huì)和臟霾一起結(jié)成水滴,落回地面,然后又被燙得跳回天空…
這場(chǎng)大雨,在整個(gè)地球下了幾百萬(wàn)年,或許是上千萬(wàn)年。
這成百上千萬(wàn)年,天上陰霾密布,空中電閃雷鳴、酸雨滂沱,地面水火蒸騰。
終于,地表溫度降到了100℃以下,水可以流成溪,淌成河,蓄成湖,匯成海。大海溶解了很多二氧化碳。
天空,漸漸變藍(lán)。
45.7—40億年前,漫長(zhǎng)的冥古宙,在人們印象中,是一個(gè)暗黑風(fēng)的存在。
但是,在44億年前,地球就開(kāi)始在水精靈的安撫下,慢慢逆襲成太陽(yáng)系最美的星球。
然而,歲月靜好,注定是一場(chǎng)夢(mèng)。
聯(lián)系客服