地球是宇宙中一顆非常美麗的藍色星球,而水是人類賴以生存的重要資源之一。在地球上有71%的面積都是海洋,陸地僅占了十分之三,海洋無邊無際,充滿着神秘。近年來科學家們發現,每年大約有30億噸的海水流向了地幔層,如此巨量的水資源這樣就被消耗掉了,人們難免會覺得很震撼,這究竟是怎麼回事呢?
地球内部的奧秘
地球無時無刻不在運動,内部非常活躍,我們想要了解海水流進地球内部的原因,那麼首先便要了解一下地球本身的構造。地球的内部結構為同心狀圈層構造,由地心至地表依次分化為地核、地幔、地殼三個部分。
當地殼發生運動的時候,便會形成我們平常遇到的地震,這時我們常常會看到地面被擠壓在一起,有些地方會形成隆起,而有些地方會塌陷,這都是因為地震從内到外傳播地震波,釋放了地球内部巨大的能量。
這些能量的沖擊會造成環境的破壞、房屋倒塌、山崩等情況,這些都是地球運動本身産生的。還有一種情況是闆塊運動,最開始所有的闆塊都是一個整體,但是由于地球活動而分裂成了六大闆塊。
根據地底的波動,我們可以用地震波來對地球内部進行分析,不同環部層的構造不一樣,所以對波動的傳播也是有區别的,我們可以根據這樣的差異來得到地球内部的大概構造。
在1909年,一位叫莫霍洛維奇的奧地利科學家,發現了地球内部的第一個界面,這個界面位于地球地表以下約33千米深的地方,後來被取名為“莫霍面”。後來的幾十年中,科學家們通過儀器發現了更多的地質結構,于是形成了現在所知的三大類情況。
我們可以将地球想象成一個雞蛋,雞蛋最裡面的蛋黃其實就是地球的地核。地核是地球的核心部分,雞蛋中間的蛋清我們可以想象成地幔部分。地幔在地球的中層,主要進行波動的傳播,而雞蛋最外面的外殼則是地殼,地殼在地球的表面最外層。
地面上的海拔越高,那麼地殼便會越厚,海拔越低,地殼越薄。如果我們想要進入地心,那麼第一個挑戰便是地殼。
在系列電影《地心探險記》當中,科學家們和探險家們通過機器進入到地球的内部,甚至進入了地核中心,裡面全是翻湧的滾燙岩漿,他們還遇到了非常堅硬、連鑽頭都難以鑽入的土質層。
這些雖然都是用特效做成的,但是結合了人類對地心的想象和部分真實的科學研究數據。我們現在對于地球内部的研究雖然有進展,可是還是隻能用非常原始的方法來研究其結構,對内部的原理和其他的物質都還并不是特别了解,人類現在的探索都是有限的。
就比如宇宙誕生之初的奇點,在它之前的事物我們也不是很了解,但這是我們不斷前進探索的動力,科學的永恒性就在于堅持不懈地尋求之中。
地幔層地幔在莫霍面和古登堡面之間,古登堡界面又名“古騰堡界面”(它是地幔與地核的分界面)。早在1914年,美國科學家古登堡就發現在地球表面之下大約2885千米處出現了地震波速的間斷面,研究後發現那裡存在地震波的陰影區,之後又發現了明顯的傳播速度變化。
在一次研究中,古登堡發現縱波由13.6千米/秒突然降低為7.98千米/秒,于是把這個界面取名為“古登堡界面”。
地幔岩石學是以地幔為主要研究對象的一個學科,它的學術研究成果對于我們研究地球内部的礦石環境以及地幔化學和物理情況都能起到很大的幫助。我們常人可能認為地球内部溫度極高,都是液體的熔岩狀态。
但事實并非如此,事實上地幔部分是固态物質,當地震波通過莫霍界面向下傳播時,可以明顯發現橫波和縱波的速度都變得更快了。當地震波到達古登堡界面後,橫波突然消失,縱波速度迅速下降,這都是因為兩層當中的物質并不一樣,這就影響到了其傳播。
地球的外部主要是液态物質,橫波隻能在固态部分傳播,所以到達古登堡界面之後它便會消失,而縱波可以繼續在液态中傳播,隻不過速度會受到影響。
地幔部分結束後,便進入到了以液态物質為主的外地核。科學家們根據地震波速度在地幔當中不斷加速的特征,可以推斷出其組成物質主要為固态物質,海水流入地幔層的奧妙也藏在其中。
海水流入現象與原因
為什麼海水會流到地幔層呢?最開始海水被消耗的現象發現于馬裡亞納海溝,馬裡亞納海溝是全球海洋最低處,這裡海水極深,四周黑暗,深不可測。科學家們每年都會來馬裡亞納海溝進行探測,不僅會探測其内部的生物情況和海洋環境,還會看海水質量的變化,這才得出了每年有30億噸海水消失的結論。
這令科學家們非常疑惑,因為這個海水量并不小,那究竟是到哪裡去了呢?經過研究發現原來這部分水每年都被吸入了地幔層當中,進入了地球的内部。
這些研究震驚了人類,讓許多科學家都充滿了疑惑,我們對地球内部本來就還不夠了解,如果解決了這個難題,對于研究地球内部會有更大的幫助。因此這個研究也被報道在了《新科學》、《每日郵報》和《自然》雜志上,許多科學家在上面發表了一些自己的猜測,在社會上引起了很廣泛的關注。
水是我們的生命之源,我們大部分的生物都無法離開水和氧氣,雖然對海洋的水利用還不夠全面,但是水資源依然是很重要的。專家推測水吸入地底這種情況已經有上億年了,這麼多年累積下來的水量足以讓全球的海平面下降五十到一百米深,這個量是非常巨大的。于是科學家們在馬裡亞納海溝搭建起了研究站,用了許多機器設備潛入到這深海之中,去了解這吸水現象。
我們了解了地幔的原理,知道了地幔下方是滾燙的岩漿,而地幔層是固态的,當水流入地底之後會先經過地殼,這時地殼會鎖住一部分水,将一部分的海水給重新回到地表。在地球的運動當中,地殼發生碰撞、火山噴發等情況,都會讓部分的海洋水随着這些碰撞而出,一部分的火山噴發岩漿會帶出少量的水,還有一大部分水會繼續滲透到達地幔部分。
地幔部分是固态的,一部分的水會以特殊的形式存在于這一層,再繼續往下最深處便進入了地核,地核的溫度極高,岩漿可以達到5500攝氏度。除了這強烈的高溫,地核還有極強的壓力,這種壓力會将水壓縮成一個特殊狀态儲存在地核周圍。
還有一部分水遇到高溫會形成蒸汽,通過蒸發從液态變成了氣态,有一部分的氣體和剩下的液體會再次進入地球的水循環之中,水循環是很神奇的,大自然通過一些自然循環達到一種平衡狀态。
這也是為何每年有如此大量的水被吸入,海平面卻依舊保持着沒有降低太多的原因,還有一部分原因可能是因為全球變暖,冰山融化造成相互的補充和平衡。那麼除此之外,海水流入地幔層對于人類還有其他影響嗎?
對人類的影響馬裡亞納海溝的吸水現象目前對人類并沒有特别大的影響,通過水循環的作用,海平面上的水得到了相應的補充,并不會大量地降低。有些人會想,那麼地幔中的水可以為人們所用嗎?這個想法非常具有環保性,可是答案是否定的。
這是因為地幔中的水不是現在地表的狀态,是一種“結構水”,和它所在深度和溫壓狀态相适應,地幔的主要組成礦物都是不含水的礦物。現在所謂的地幔水含量,就是測試的這些“名義無水礦物”的水含量,這個含量大概是百萬分之一量級,許多水都是不可利用的水。
就像雖然海洋的水量很大,可是人類的技術條件受限,沒有辦法完全利用這些水資源,地球這71%面積的水是很可惜的。
此外,人類目前的技術條件連到達地幔都是非常困難的,更不可能進到地面去利用其中的水資源了。有些科學家還預想地球内部可能還有格外的一個海洋層,我們人類對地球内部依舊充滿許多未知,我們以後還需要有更多的研究。
當有更加先進的技術之後,才能夠真正地做到探索地心,去發掘更多可利用的資源。這對于幾萬年之後的資源利用問題也是一個解決方法,人類最終的途徑要麼向上,要麼向下,向上指的是離開地球進入星空,去探索無邊無際的宇宙,向下指的是進入地球内部發掘地球本身的資源。
我們需要敬畏大自然,單靠我們人的力量是根本無法去改變自然規則的,地球表面的海洋水吸入地球内部是規則中的一環。我們需要了解它背後的科學與原因,但是不應該人為地強制去改變這種自然現象,因為這現象的産生有利有弊,人為地改變之後可能會帶來更多的隐患。
吸水現象其實也類似于地震,地震每年都會在全球各地發生,但是人類現在對地震能做的也僅僅是預測和防護,我們對于這種自然災難級别的事件還沒有更好的措施,以後會有更多更好的發明,為人類社會創造更多的價值。
結語地心是未知的,我們可能會對地球内部的未知充滿恐懼。設想一下地面下深數千萬裡的地底世界,這對人類是一個非常巨大的考驗,我們還需要突破許多技術難關。就算可以進入地下核心,那我們有足夠的能量可以出來嗎?可以用地球内部的能量進行燃料補充嗎?
地幔非常堅硬,現在還沒有辦法造出鑽破這層物質的機器,如果我們能夠像《地心曆險記》裡面一樣發明出那種鑽地機,我們未來便有可能開發到更多的資源。
随着科技的不斷發展,人類的許多奇思妙想會更有可行性,我們需要堅信未來會更加光明。我們也許有一天可以坐着鑽地的機器前往地心裡面去探險與旅遊,這都是有可能的。想法是無限的,我們需要繼續腳踏實地将這些想法付諸實踐。
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