为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?
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发布时间：2022-12-08 15:41
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时间：2023-05-12 20:42
地下的放射性元素
其实地球的内核拥有非常多的放射性元素，这些元素只需要集中到一定程度的时候，就会自发地进行核衰变，然后就会释放出大量的能量，也就是产生非常多的热能，才使得地球的内核温度非常高，大约维持在6000 左右。
而像太阳这样的恒星，它所进行的就是核聚变，这样所放出的能量会更大，为周围的天体提供了大量的能量。而且太阳的外表看起来就像是一个火球，它放出能量的同时也在不断的进行冷却，但是几十亿年过去了，太阳的表面温度还是这么高，大约是平均5400 ，这就是因为太阳的质量非常大，而且绝大部分都是可以进行核聚变的原料，所以才能维持这么久的时间。
地球的内核所进行的核衰变，也会拥有冷却的过程，但地球的质量要相对于太阳小很多，而且放能的机制也与太阳不一样，还能维持这么长的时间，也是说明他冷却过程比较慢的一个证据。
其实地球的内核还在不断的进行着核衰变，也就是相当于我们还在继续地给物体加热，如果这个加热不停止的话，要想这些物体冷却到常温，这是非常困难的。所以地下还处在熔岩的状态，也就可以理解了，毕竟还有物质在不断地给它们加热。
地下的水资源
地球的内核冷却过程相对比较慢，也是有一个原因，那就是地球上的地下水资源非常丰富。这个水资源到底又和地球内核的冷却过程有什么关系呢？
其实就是因为水的比热容非常大，它可以吸收非常多的热量，从而使很多的热量都保持在了水当中。而我们要是使用过地下水的人都知道，尤其是在冬天使用的时候，我们感觉到地球表面的温度已经非常冷了，但是抽上来的地下水还是可以感觉到比较热，这就是因为水里面还还有比较多热能的缘故。
但要是地下的水的水层处在比较深的位置，它们也会因为达到沸点而沸腾的。尽管地下水的压力可能会变得非常高，但地球内核拥有足够大的能量，可以使这些地下水达到沸点，所以这些地下水变成水蒸气还是有可能的。
当水变成了水蒸气之后，由于它们分子之间的距离相对比较大，所以也会渐渐地飘到地面上来，但经过层层岩层的时候，升得越高，这些物质所拥有的温度也越低，所以它们也会吸走水蒸气的热量，也就造成了水蒸气又会液化成为水，从而再流进地下水层。
而地下水层又会因为地球内核所传递出来的热能，吸收到一定程度的时候，又会气化成为水蒸气；而处在上面岩层的物质也会不断地向上传递温度，最终将地球的热量给散发出去。如此不断地循环往复，也就造成了地球内核冷却比较慢的一个原因。
综上所述，地球的内核还可以保持如此高的温度，最主要就是内核还在继续进行着核衰变，也就是不断的给地球的内核进行加热。而地球也是拥有一个地下水层的，它们对于阻碍地球内核冷却起到了非常关键的作用，所以地球内核的冷却是非常慢的。
全球变暖只与地表有关，与像太阳表面一样热的地核相比，充其量只涉及外部极端20度的变化。
地球内核已经是固体了，但这是因为内核(液体)和地幔的上层压力极高。请注意，正是外核产生了地球磁场。
地球的核心将从不凝固 。我的意思是永远不会。话虽如此，但只有一种可能发生，那就是如果地球碰巧被抛出轨道，成为一个流浪 星球，那么它的核心可能有时间冷却。
地核变冷要比太阳耗尽核燃料并膨胀吞噬地球花费更长的时间。到那时，地球将会蒸发，因为它会螺旋离开轨道进入太阳。地核很快会变成炽热的气体。这将在大约40到50亿年后发生。
如果有机会地球成为流浪星球，在它自己的好时光里自由冷却，那将需要很长时间。
减缓地心冷却的主要因素是长寿命原子的放射性衰变，即铀- 238、铀- 235、钍- 232和钾- 40，它们的半衰期分别约为44.7亿年、7.04亿年、141亿年和12.8亿年。从这些同位素的半衰期以及与地球年龄的比较中，你可以看到通过放射性衰变产生的内部热量很可能在未来相当一段时间内保持在接近当前的水平。
地心核心温度可能是5000 K（开尔文），自45亿年前太阳系形成以来给出250 K的冷却温度。如果真的以这种速度冷却(每十亿年55度)，大约需要910亿年才能冷却到0开尔文。
为什么地球形成了几十亿年，地下还是熔岩，地心冷却过程要这么久吗？
地球内部的熔岩经过几十亿年了还没有冷却，是因为它一直在被加热，这种过程一直持续到现在，但不会永远持续下去。在讨论这个问题之前我们先来看看咱们地球的内部到底是怎样的。
你有想过地球的内部是怎样的吗？
你有没有想过，我们脚下每天踩着的是什么？地板？泥土？人行道？还是草地？虽然你可以这么说，但无论你现在站立什么位置，相对于地球来说都是冰山一角。
无论你是否承认，我们的脚下都有几千公里厚的土地，它由各种材料组成，包括土壤、岩石、水、火山、熔岩和固态铁。大多数人小时候都挖过个洞，也许是因为我们都对地底下未知的的东西很感兴趣。我们挖的洞可能主要由泥土组成，可能还有一些岩石，挖得越深，越难看到洞的底部，除非爬入洞中，否则你将很难再挖下去。很显然，通过这个例子使我们明白了一个道理，我们无法通过挖穿地球来研究地球的构造。
通过地震波来猜测地球的内部构造
那么我们如何才能知道地球内部的构造呢？现代科学家提出了一个巧妙的方法–利用地震波。地震波是地表以下发生板块运动而产生的一种波，通过测量地震波，科学家就可以了解有关地球的许多知识。通过观察地震波的形态我们就可以推算出地球的内部是由厚度不同的不同材料组成的，也就是分层的，因为地震波通过不同材质的速度不同。
总的来说，我们脚下踩着的第一层是地壳，地壳的下方是地幔，地幔是半固体，由运动的岩石和岩浆组成。地幔下面就是地球的核心，它由两部分组成，分别是一个液体的外地核和一个固态的内地核。内地核是由能承受巨大压力的铁和镍构成的，它承受的压力相当于地球表面大气压的900万倍。地核的温度极高，大约是5000 ，与太阳表面的温度差不多！
地球内部的温度变化
地球的内部温度随深度增加而增加，但是，如上图所示，该增长率不是线性的。在最高的100 km之内，温度梯度大约为15 至30 C / km，随即在地幔中急剧下降，然后在内地核中缓慢增加。地壳底部的温度约为1000 C，地幔底部的温度约为3500 C，地核的温度约为5000 C。
上图显示了地幔上部500 km的温度曲线，与干燥的地幔岩石的融化曲线相比。在100至250 km的深度范围内，温度曲线非常接近干燥的地幔岩石的融化边界。因此，在这些深度处，地幔岩石处于融化与半融化的状态。
在某些情况下，如果存在多余的热量，并且温度线越过熔点线，地幔的这一区域将被称为低速带，也被称为软流圈，因为地震波在接近其熔点的岩石内会减慢。在250 km以下，温度保持在熔化线的左侧，这表明地幔正在对流，因此来自深处的热量被带到地表的速度会更加的快。
对流是板块构造的基本特征，地幔的对流是热量从地核传递到下地幔的产物。就像在热炉上的一锅汤中一样。
如上图，热源附近的材料变热并膨胀，使其比上面的材料轻。浮力使其上升，而较冷的材料从侧面流下。地幔之所以对流，是因为从下方传来的热不完全均匀，所以，只要有稳定的力，地幔就足以缓慢地流动（以每年几厘米的速度）。就像汤锅中的例子一样，一旦岩心冷却到没有足够的热量，地幔将不再对流，这种现象已经发生在像水星和火星这样的小行星上了。
那么熔岩究竟为什么经过了这么多年都没有冷却呢？
熔岩没有冷却是因为它一直在被加热，地球内部的热量有两个主要来源， 每个来源贡献了大约50％的热量 。其中之一是地球内部物质摩擦产生的热，以及重力使物质在地球内部重新分布时相互摩擦产生的热（例如，铁的下沉形成核）。 另一个来源是放射性物质，特别是主要存在于地幔中的铀U235、U238 、K40和Th232的自发放射性衰变。
如上图所示，这种方式产生的总热量随着时间的推移一直在减少（因为这些同位素已被消耗），现在大约还剩地球形成时的25％，这意味着地球内部正在逐渐变凉。即使是这样，地心的冷却也不会在旦夕之间完成，它需要极长的时间来把能量消耗完之后才可能实现。
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