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【转载】揭开地球内部之谜  

2016-05-18 08:54:31|  分类: 科技世界 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自五月风《揭开地球内部之谜》

 

揭开地球内部之谜

 

素材/网络 编制/五月风

 

 

  地球内部有什么?人们一直在想象和关注,最早的科幻电影《地心游记》讲述了一群人在地心的各种遭遇,为人类畅想地球内部景象提供了各种素材的同时,也为科学打开了地球内部提供了动力。迄今为止,人类关于地球的内部已经有了基本的认识。

 

揭开地球内部之谜 - 五月风 - 五月风空间
 地球竟然有“一大肚子水”

  本世纪初,日本东京技术学院的科学家猜测,地球不仅仅是地壳的表层有水,很可能在地壳下面的地幔里,也有水。为了证实这个猜测,科学家做了个模拟的“下地幔”。下地幔是距地表650~2900千米的部分,主要成分是硅酸盐、金属的氧化物和硫化物,所以下地幔又称金属带。这个模拟的下地幔是按照真实下地幔中的元素和各自在地幔中所占的比例,由含镁、铁、钙、硅、氧等元素的混合矿物做成的。因下地幔中的化合物吸收了大量的水,所以矿物的发射光谱能够透露出其中的含水信息。根据检测到的数据进行模拟后发现,模拟下地幔中的物质里水含量占了0.2%。基于这个实验数据,科学家推测,地球内部的水是地表水的5倍多。

  这个模拟实验的结果也得到了实际观测的佐证。前不久,美国华盛顿州立大学的一个地震学小组分析了将近60万份的震波图――地震穿过地球时产生的震波记录。他们注意到,在亚洲大陆下面地震波表现出了减弱的现象,而且速度也略有减慢。因为水可以减慢地震波的速度,所以大量的减弱和减慢的迹象可以预测那里存在着水。根据这个发现,科学家推测在东亚所处位置的下地幔中,存在着一个非常巨大的水库,其中的含水量相当于一个北冰洋的水量。

揭开地球内部之谜 - 五月风 - 五月风空间
 此外,加拿大科学家还发现了地球深处有水的真实证据,这个证据就是一位业余淘宝者2008年在巴西发现的一小块脏兮兮的石头。科学家后来鉴定发现,这微粒竟然是尖晶橄榄石。不过这块石头仅仅被称为微粒,因为它直径仅仅只有3毫米。尖晶橄榄石是一种特殊矿物质,它形成于地幔上层和下层之间的过渡层,因为该区域具有超高压力和温度。如今它竟然出现在地面,不能不说是奇迹。通过进一步检测发现,这块尖晶橄榄石1.5%的成分是水分子。这个尖晶橄榄石样本其实表明,地幔的过渡层应该存在蓄水层,那里的含水量可能相当于地球表面水量的总和。
 

  综合种种证据表明,地球的地幔区域应该存有大量的水,这改变了以往人们对地球内部成分的认识。

 

地球竟然能“吃石头,吐钻石”

  我们知道,地球上的绿色植物能“吃”二氧化碳,然后经光合作用转化为葡萄糖,并“吐”出氧气,从而完成植物的“碳循环”。而科学家推测,地球地层深处很可能会在某一段时间内进行一次碳循环,与植物不同的是,地球“吃”的是石头,“吐”的是钻石。

揭开地球内部之谜 - 五月风 - 五月风空间
 早些时候,科学家就发现,地球内部的地幔浅层部分,就会“吃石头,吐钻石”,因为目前地球大部分钻石均来自地表下不到19千米的地方。那里的钻石有着与地表岩石相同的组成成分,之所以这样,是因为地壳变动,把地表的岩石带到了较浅层的地幔,在那里,地幔内部的特殊环境把部分岩石“变成”了钻石,后来部分钻石又被金伯利岩带到了地表。金伯利岩是由火山爆发所产生的,这种岩石一直是人们寻找钻石的“指标岩”,寻找钻石矿就是由寻找金伯利岩开始的。
 

  最近,美国的一个研究小组在巴西一个地区的下地幔、地幔对流上方及它们之间的过渡区,发现了6颗来自地幔深处的钻石。他们研究了这些钻石中碳原子的各种同位素,结果发现,这些碳元素多来自火山喷发的岩浆形成的岩石,即包含有少量碳-13的玄武岩。这说明,地球的下地幔也能“吃石头,吐钻石”,下地幔与地表之间在持续着一种“碳循环”――而这很可能是地幔大规模运动的一种规律。

 

  最近,美国华盛顿卡内基研究所的科学家使用实验室的设备,模拟了地球深处的压力环境。在加压的过程中,科学家在设备里投入了一种新的岩石材料,这种岩石材料由二氧化碳转化而成,科学家将其称为聚合物二氧化碳。实验结束后,这种材料变成了一种“超级钻石”,这种钻石比一般钻石具有更优的品质特征。这个实验从一个侧面证明,当地表的岩石进入地幔以后,被地幔加工成钻石的概率极高,说明地球“吃石头,吐钻石”不但有事实依据,还有理论依据.

 

揭开地球内部之谜 - 五月风 - 五月风空间
地球“肚里”还埋藏哪些惊天秘密?

  那么,地球“肚里”还有什么不为人知的惊天秘密吗?科学家认为,未来可能还会有新的相关发现。例如,科学家目前正在进行的“深碳观测计划”就包括,地球下面是否存在其他不为所知的生命形式。之所以要进行这个探索,是因为目前科学家已经发现了在地球表面下1600米左右的地方,还存在着微生物,那里的温度非常高;另外科学家还发现,一些细菌竟然可以生存在高达2万个大气压的环境里,而过去的研究表明,细菌或者其他形式的生命无法生存在超过几千个大气压的环境里。科学家因此怀疑,在更深的地球深处,还藏着存在包括另类生命形式等在内的诸多秘密。

 

  另外一个急需探知的秘密是,碳这个非常普通的元素在地球深处会具有何种性质,因为最新的研究发现,碳氢化合物这种能源物质在地球深处可能以无机化学的形式和形成过程产生,而不仅仅是由植物和动物的化石遗骸产生。如果能够解开这个惊天秘密,那么,未来人们就会找到一条新的制造能源的途径

  不断发掘地球内部的秘密,对人类更好地适应和利用环境,对新资源开发和生命探索都具有非常重大的意义。例如揭开地球内部藏水的秘密,对于地球水资源的保护和管理就意义重大;而揭开地球“吃石头,吐钻石”的秘密,对人类大量生产“超级钻石”有直接的帮助;揭开碳元素在地球深处的特性秘密,对人类生产新能源会发挥重大作用;而揭开地球深处隐藏的生命的秘密,不但可以进一步揭开生命演化的秘密,也有助于人类探索在极端条件下的外星环境中,生命是否存在,以及生命会以何种形式出现等问题。

 

  神奇的地球,究竟还隐藏着什么样的秘密?我们期待科学的进一步发展以解开其中的谜团。

 

NASA图揭1年内地球植被生长变化 地球好像在呼吸

               

 

 

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