Нагрівання поверхні Землі зсередини – як воно залишалося таким протягом мільярдів років?

Як ядро ​​Землі залишалося таким же гарячим, як і поверхня Сонця, протягом мільярдів років?

Шарувата структура Землі, яка включає рухомі пластини, нагрівається залишками формування планет і розпаду радіоізотопів. Геологи використовують сейсмічні хвилі для вивчення цих внутрішніх структур і рухів, які є важливими для змін навколишнього середовища та еволюції життя на Землі. Внутрішнє тепло призводить до руху плит, сприяючи таким явищам, як землетруси, виверження вулканів і створенню нових земель і океанів, що робить Землю придатною для життя.

Наша Земля складається на кшталт цибулі – шар за шаром.

Починаючи зверху вниз, є кора, яка включає поверхню, по якій ви ходите; потім внизу мантія, переважно тверда порода; потім глибше, зовнішнє ядро, виготовлене з рідкого заліза; Нарешті, внутрішнє ядро, зроблене з твердого заліза, радіусом 70% від об’єму Місяця. Чим глибше ви занурюєтеся, тим гарячіше стає – частини ядра гарячі, як поверхня сонця.

На цій ілюстрації показано чотири підповерхневі секції.

Подорож до центру Землі

К Професор наук про Землю та планетиЯ вивчаю наш світ зсередини. Так само, як лікар може використовувати техніку, яка називається Сонографія Щоб зробити зображення структур усередині вашого тіла за допомогою ультразвуку, вчені використовують техніку, подібну до зображення внутрішніх структур Землі. Але замість ультразвуку геологи використовують його сейсмічні хвилі Звукові хвилі, що виникають під час землетрусів.

На поверхні Землі ви бачите бруд, пісок, траву і, звичайно, тротуари. Сейсмічні коливання показують, що знаходиться під цим: великі та малі камені. Це все частина земної кори, яка може опускатися до 20 миль (30 кілометрів); Він плаває над шаром, який називається мантією.

Верхня частина мантії зазвичай рухається разом з корою. Разом вони називаються Літосфераяка в середньому має товщину близько 60 миль (100 км), хоча в деяких місцях вона може бути набагато товщі.

Літосферу поділяють на кілька Великі блоки називають плитами. Наприклад, Тихоокеанська плита лежить під усім Тихим океаном, а Північноамериканська плита покриває більшу частину Північної Америки. Панелі схожі на частини пазла, які приблизно з’єднуються один з одним і покривають поверхню Землі.

Панелі не закріплені. Натомість вони рухаються. Іноді це найменша частка дюймів за період років. В інший час рухів більше, і вони більш раптові. Цей тип руху є причиною землетрусів і вивержень вулканів.

Більше того, рух плит є критично важливим і, можливо, необхідним фактором, що рушійно впливає на еволюцію життя на Землі, оскільки рухомі плити змінюють навколишнє середовище та Примус життя пристосовуватися до нових умов.

Ви будете вражені тим життям, яке твориться у вас під ногами.

Тепло горить

Для руху плити потрібен нагрітий плащ. Дійсно, у міру заглиблення в землю температура підвищується.

У нижній частині плит, на глибині близько 60 миль (100 кілометрів), температура становить близько 2400 градусів.[{” attribute=””>Fahrenheit (1,300 degrees Celsius).

By the time you get to the boundary between the mantle and the outer core, which is 1,800 miles (2,900 kilometers) down, the temperature is nearly 5,000 °F (2,700 °C).

Then, at the boundary between outer and inner cores, the temperature doubles, to nearly 10,800 °F (over 6,000 °C). That’s the part that’s as hot as the surface of the Sun. At that temperature, virtually everything – metals, diamonds, human beings – vaporizes into gas. But because the core is at such high pressure deep within the planet, the iron it’s made up of remains liquid or solid.

Без тектоніки плит люди, ймовірно, не існували б.

зіткнення в космічному просторі

Звідки все це тепло?

Це не від сонця. Хоча сонячне світло зігріває нас і всі рослини і тварин на поверхні Землі, сонячне світло не може проникати в глибину планети.

Швидше, є два джерела. Одним з них є тепло, успадковане Землею під час її формування 4,5 мільярда років тому. Земля складається з сонячної туманності, гігантської хмари газу, серед нескінченних зіткнень і злиття шматочків каміння та уламків. Їх називають планетезималями. Цей процес тривав десятки мільйонів років.

Під час цих зіткнень виділяється величезна кількість тепла, якого достатньо, щоб розплавити всю Землю. Хоча частина цього тепла була втрачена в космос, те, що від нього залишилося, було захоплено всередині Землі, де велика його частина залишається сьогодні.

Ще одне джерело тепла: розпад радіоактивних ізотопів, які всюдисущі на Землі.

Щоб зрозуміти це, спочатку уявіть предмет Як сім’я, членами якої є ізотопи. все[{” attribute=””>atom of a given element has the same number of protons, but different isotope cousins have varying numbers of neutrons.

Radioactive isotopes are not stable. They release a steady stream of energy that converts to heat. Potassium-40, thorium-232, uranium-235, and uranium-238 are four of the radioactive isotopes keeping Earth’s interior hot.

Some of those names may sound familiar to you. Uranium-235, for example, is used as a fuel in nuclear power plants. Earth is in no danger of running out of these sources of heat: Although most of the original uranium-235 and potassium-40 are gone, there’s enough thorium-232 and uranium-238 to last for billions more years.

Along with the hot core and mantle, these energy-releasing isotopes provide the heat to drive the motion of the plates.

No heat, no plate movement, no life

Even now, the moving plates keep changing the surface of the Earth, constantly making new lands and new oceans over millions and billions of years. The plates also affect the atmosphere over similarly lengthy time scales.

But without the Earth’s internal heat, the plates would not have been moving. The Earth would have cooled down. Our world would likely have been uninhabitable. You wouldn’t be here.

Think about that, the next time you feel the Earth under your feet.

Written by Shichun Huang, Associate Professor of Earth and Planetary Sciences, University of Tennessee.

Adapted from an article originally published in The Conversation.