地核的發(fā)現(xiàn)與研究：瑞士科學(xué)家稱，地核冷卻速度正在加快

2021年底發(fā)表于《地球與行星科學(xué)快報(bào)》上的一篇文章引起了大家的關(guān)注，文章稱來自瑞士蘇黎世理工大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了地核冷卻的速度與預(yù)期有差異，它正在加快。

要知道，地核就像是地球的“發(fā)動(dòng)機(jī)”一樣，一旦它冷卻了，那么地球也就熄火了，很快就會(huì)變成和火星一樣死氣沉沉的。
那么，地核的狀況到底怎樣了？它到底有多熱？地球真的快沒電了嗎？

地核的發(fā)現(xiàn)與研究
人類之所以能創(chuàng)造璀璨的文明，其實(shí)與強(qiáng)烈的好奇心有著密切的關(guān)系。早在2300萬年前，屈原就寫出了著名的《天問》，表達(dá)了對(duì)宇宙的好奇。而除了好奇宇宙以外，人們也常常對(duì)自己腳下的土地充滿了好奇心，尤其是神秘炙熱的地核。正因如此看，“地問”就這樣誕生了。

作為地球的中心，地核的個(gè)頭并不小，半徑大約為3470公里，密度也非常的高，平均每立方厘米的重量都能達(dá)到10.7克左右。根據(jù)資料來看，地核的質(zhì)量是地球總質(zhì)量的31.5%，體積則是地球體積的16.2%。由此可見，千萬別將其想象成一個(gè)迷你的“核心”。

人們對(duì)地核溫度的認(rèn)知也經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過程，比如1993年科學(xué)家Boehler在雜志《Nature》上發(fā)表了研究結(jié)果，認(rèn)為地核內(nèi)外核界面的溫度接近5000K，到了2013年，又有研究者于2013年在《Science》上發(fā)表論文，指出地核溫度高達(dá)6000K。
地核大致可以分為兩層，它的內(nèi)核是固態(tài)的，體積非常小只有地球的1%左右，外核則是液態(tài)的，會(huì)緩慢地流動(dòng)。從目前探索的情況來看，地球固態(tài)內(nèi)核和液態(tài)外核的分界線大概在5155千米的位置，還是非常深的。

許多人覺得，相較于用肉眼觀察廣闊的宇宙，探索地核似乎顯得更加容易。所以古人在有了“問地”的意向之后，應(yīng)該很快就解開了地核的謎題。但事實(shí)上，從某種角度來說，地核的探索甚至要比探索宇宙更為艱難。因?yàn)?00年前，我們對(duì)于地球內(nèi)部的分層都一無所知。
地核是在機(jī)緣巧合之下被發(fā)現(xiàn)的，十九世紀(jì)人們研究地震的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)壓縮波和剪切波的傳遞速度有著明顯的差異，壓縮波往往會(huì)更勝一籌。并且二者還有一個(gè)顯著的區(qū)別，那就是剪切波無法通過液體傳播。
就這樣，人們不斷追溯根源，開始使用地震波來研究地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。比如英國科學(xué)家Richard Dixon Oldham就在1906年，從地震記錄和相關(guān)的研究當(dāng)中，證明了地震波速度會(huì)隨著深度的增加而降低，這就意味著地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是有分層的，它并非是完全固態(tài)

者液態(tài)的。
在研究不斷推進(jìn)的情況下，人們提出了最初的設(shè)想，那就是地球的核心是液態(tài)的，因?yàn)榧羟胁�無法穿越這里。不過在后來，大家就發(fā)現(xiàn)事情沒有這么簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谝簯B(tài)的核心層內(nèi)部其實(shí)還包裹著一個(gè)堅(jiān)固的內(nèi)核。
資料顯示1936年，丹麥女科學(xué)家Inge Lehmann在壓縮波影子區(qū)中發(fā)現(xiàn)了新的震相，她提出這一定是地核中另一個(gè)介質(zhì)層面的反射，表示地核具有雙層結(jié)構(gòu)，外核為液態(tài)，內(nèi)核為固態(tài)。在Lehmann之后，雙層地核模型成了公認(rèn)的模型。

說到這兒，大家可能覺得難以理解。其實(shí)我們可以用生活中常見的“費(fèi)列羅巧克力”打比方，其堅(jiān)固的巧克力外層就是地殼和地幔，而其中的夾心外部為偏柔軟的液體，這就是外地核，最中心的那個(gè)“果仁”自然就是內(nèi)地核了。
除此之外，人們還在研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了，液態(tài)外地核的活動(dòng)會(huì)在地核和地幔的邊界形成熱地幔柱，這些熱地幔柱會(huì)從深處上升到地表，最終造成火山活動(dòng)，讓板塊開始運(yùn)動(dòng)。也有研究認(rèn)為外地核的存在，造就了地球的磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)保護(hù)著地球，使其擁有了孕育生命的條件。

不難看出，地核對(duì)于地球還是非常關(guān)鍵的，正因如此，人們才對(duì)地核的情況十分關(guān)注。而此前，瑞士一個(gè)研究小組在監(jiān)測(cè)地核狀況的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)了上述的情況。

地核冷卻速度正在加快？

許多人都好奇，研究小組是如何發(fā)現(xiàn)地核在降溫的，難道說造出了溫度計(jì)深入其中進(jìn)行測(cè)量？
顯然不太可能。事實(shí)上，瑞士蘇黎世理工大學(xué)的研究者是在實(shí)驗(yàn)中利用了地核與地幔交界處的礦物作為參照對(duì)象。
這種礦物被稱為布氏巖，導(dǎo)熱性能較強(qiáng)，以至于人們可以通過測(cè)量布氏巖的熱導(dǎo)率，來估算地核的溫度。如果地核的溫度一直維持在高位的話，那么熱傳導(dǎo)率就會(huì)居高不下。反之，則證明地核的溫度在降溫。
當(dāng)大家明白這一機(jī)制以后，就能理解為什么瑞士科學(xué)家認(rèn)為地核快“沒電”了。根據(jù)資料來看，研究人員發(fā)現(xiàn)布氏巖的導(dǎo)熱系數(shù)比預(yù)期要高，大約是預(yù)期的1.5倍。這就意味著，過去在這一部位發(fā)生的熱傳導(dǎo)會(huì)更加明顯。

而更加明顯的熱傳導(dǎo)會(huì)在無心中增加地幔對(duì)流，最終讓地核的冷卻速度加快。由此可見，按照最新的模型來看，地核冷卻的速度遠(yuǎn)比過去預(yù)估的要快，雖然如今咱們不能預(yù)測(cè)地核的溫度到底流失到那一階段了，但它肯定早已大不如前了。
除此之外，人們?cè)谘芯恐羞�發(fā)現(xiàn)當(dāng)冷卻速度加快的時(shí)候，位于邊界的一些礦物相將發(fā)生變化。比如咱們?cè)谏衔闹刑岬降牟际蠋r，它就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殁}鈦礦相的礦物。正因如此，研究人員認(rèn)為也可以通過估測(cè)地幔和地核邊界中鈣鈦礦相礦物的占比，來估算地核冷卻的速度。
值得一提的是，不少人害怕地核這樣冷卻下去，最終會(huì)影響到人類的生存。畢竟就算沒有火山活動(dòng)和板塊運(yùn)動(dòng)，不會(huì)對(duì)人們?cè)斐墒裁刺�大的影響，但一�?ldquo;發(fā)動(dòng)機(jī)”停轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)消失，問題就變得十分嚴(yán)重了。
那么，地核冷卻速度加快，到底會(huì)不會(huì)造成人們想象中恐怖的后果呢？

地核冷卻真的那么恐怖嗎？

大家也不必過于擔(dān)心，因?yàn)榧词估鋮s速度比預(yù)期要快，也很難在人類生存的期間造成影響。畢竟地球的這種變化，往往都是以幾億年為一個(gè)區(qū)間的，人類的文明可能撐不到那個(gè)時(shí)候。

若我們真 有幸能熬到地核徹底冷卻的那一天，應(yīng)該也已經(jīng)掌握了更高的科技，可以隨時(shí)逃離地球。到了那時(shí)，它帶來的影響也就微乎其微了。
不過這個(gè)研究也不是毫無用處，因?yàn)樗�讓我們看到了地球深處還藏著許多不為人知的東西，過去的某些判斷可能是錯(cuò)誤的。在有了更多的了解之后，人類也可以為未來早做打算。