由于人類活動(dòng)，加劇全球變暖，導(dǎo)致目前的全球氣溫不斷創(chuàng)下歷史新高，不僅是人類有記錄以來的歷史之最，而且至少還是12萬(wàn)年來之最。雖然目前的地球表面氣溫還在持續(xù)升高，但地球內(nèi)部的溫度卻在不斷下降。
不僅如此，一項(xiàng)刊載于《地球與行星科學(xué)快報(bào)》（Earth and Planetary Science Letters）的新研究顯示[1]，地球內(nèi)部的冷卻速度比預(yù)想的更快。那么，地球內(nèi)部變冷將會(huì)造成什么后果？
地球內(nèi)部還是非常活躍的，最近備受關(guān)注的湯加火山大爆發(fā)就是很好的一個(gè)例子。任何地質(zhì)活動(dòng)都需要消耗能量，火山大規(guī)模噴發(fā)更需要巨大的能量支撐，這一切都源于地球深處的強(qiáng)大熱源。
地球半徑約6371公里，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要分為三大部分。最外層是地殼，主要成分為玄武巖、花崗巖，厚度幾十公里。下一層是地幔，主要成分為硅酸鹽巖石，厚度2900公里。地球的最內(nèi)部結(jié)構(gòu)是地核，主要成分為鐵、鎳，外地核是熔融狀態(tài)，內(nèi)陸核是固態(tài)，總厚度約3400公里。
地球內(nèi)部要比地表熱得多，越靠近地心的地方，總體上越熱。地殼表面的平均溫度為14 ℃，但地殼深處溫度可以達(dá)到一兩百度。而地幔的溫度可以超過1000 ℃，靠近地核地方的溫度可達(dá)3700 ℃。地核溫度最高，最中心的溫度高達(dá)5430 ℃。
也許除了地球最深處的固態(tài)鐵之外，地球內(nèi)部幾乎所有的物質(zhì)都在不斷運(yùn)動(dòng)，所有這些運(yùn)動(dòng)都會(huì)消耗能量。地球內(nèi)部不像太陽(yáng)那樣可以進(jìn)行核聚變產(chǎn)生熱量，那么，地球的內(nèi)部能量來自于哪里呢？
這一切與地球的起源有關(guān)。在46億年前，一團(tuán)原始星云通過引力坍縮作用，在中心吸引了大量的氣體云，最終形成了太陽(yáng)。在太陽(yáng)誕生后，還有大量的氣體和塵埃繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)原行星盤。
原行星盤中的物質(zhì)互相碰撞，塊頭變得越來越大，產(chǎn)生大量的微行星。當(dāng)個(gè)體的尺寸超過1公里后，它們的引力會(huì)吸引更多的物質(zhì)，加速成長(zhǎng)。最終，我們的地球從原行星盤中誕生。
地球剛剛誕生時(shí)，經(jīng)歷了一系列的猛烈撞擊，巨大的撞擊能量讓整個(gè)地球幾乎處于熔融的狀態(tài)。隨著碰撞的減少，地球不斷向外輻射能量，地球逐漸降溫，表面固化。
雖然地球不能像恒星那樣核聚變，但地球內(nèi)部存在鈾-235、釷-232等放射性元素，這些元素經(jīng)過放射性衰變后，可以釋放出能量，讓地球內(nèi)部還能持續(xù)輸出一些熱量。
在地球原始熱量和放射性衰變熱量的共同作用下，驅(qū)動(dòng)了諸如火山活動(dòng)、板塊運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)活動(dòng)。更為重要的是，活躍的地球內(nèi)部讓地球形成了一個(gè)全球性的磁場(chǎng)，這可以偏轉(zhuǎn)來自太陽(yáng)的高能帶電粒子，避免地球上的生命遭受致命的輻射。
但在這項(xiàng)新研究中，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，地幔中普遍存在的布氏巖導(dǎo)熱能力要比此前認(rèn)為的更快1.5倍，這意味著熱量更容易從地核傳遞到地幔，加速了地球內(nèi)部冷卻的速度。
先前的研究表明，數(shù)十億年前的原始火星可能與地球一樣，表面有大氣層和液態(tài)水，有條件孕育出生命。但由于火星內(nèi)部快速冷卻，導(dǎo)致磁場(chǎng)消失，太陽(yáng)風(fēng)直接襲擊火星表面，剝離了火星大氣層，讓液態(tài)水也不復(fù)存在。很快，火星變得無(wú)比荒涼。
隨著地球內(nèi)部繼續(xù)降溫，直到有一天無(wú)法維持磁場(chǎng)的形成，地球會(huì)逐漸演變成現(xiàn)在火星的模樣。當(dāng)然，地球要比火星大很多，內(nèi)部降溫的速度比火星更慢。在那一天到來之前，人類還有足夠的時(shí)間來應(yīng)對(duì)。
參考文獻(xiàn)
[1] Motohiko Murakami, Alexander F.Goncharov, Nobuyoshi Miyajima, et al. Radiative thermal conductivity of single-crystal bridgmanite at the core-mantle boundary with implications for thermal evolution of the Earth, Earth and Planetary Science Letters, 2022, DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117329.
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