正文 第3章 地球檔案——揭開地球獨特構造的神秘麵紗(2)(2 / 3)

地震波:打開地心之門的鑰匙

20世紀初,南斯拉夫地震學家莫霍洛維奇忽然醒悟:原來地震波就是我們探察地球內部的“超聲波探測器”!地震波就是地震時發出的震波,它有橫波和縱波兩種,橫波隻能穿過固體物質,縱波卻能在固體、液體和氣體任一種物資中自由通行。通過的物質密度大,地震波的傳播速度就快,物質密度小,傳播速度就慢。莫霍洛維奇發現,在地下33千米的地方,地震波的傳播速度猛然加快,這表明這裏的物質密度很大,物質成分也與地球表麵不同。地球內部這個深度,就被稱為“莫霍麵”。

1914年,美國地震學家古登堡又發現,在地下2900千米的地方,縱波速度突然減慢,橫波則消失了,這說明,這裏的物質密度變小了,固體物質也沒有了,地球之心在這裏,隻剩下了液體和氣體。這個深度,就被稱為“古登堡麵”。

地球之心之謎終於搞清楚了:地球從外到裏,被莫霍麵和古登堡麵分成三層,分別是地殼、地幔和地核。地殼主要是岩石,地幔主要是含有鎂、鐵和矽的橄欖岩,地核,也就是真正的地球之心,主要是鐵和鎳,那裏的溫度可能高達4982攝氏度。

天然的核反應堆

美國地球物理學家瑪文·亨頓在他的理論中提出,地球是一個天然的巨大核電站,人類則生活在它厚厚的地殼上,而地球表麵4000英裏深的地方,一顆直徑達5英裏的由鈾構成的球核正在不知疲倦地燃燒著、攪動著、反應著,並因此產生了地球磁場以及為火山和大陸板塊運動提供能量的地熱。

亨頓博士的理論大膽地挑戰了自1940年以來在地球物理學領域一直處於支配地位的理論。傳統的理論認為,地球的內核是由鐵和鎳構成的晶體,在向周圍的液態外核放熱的過程中逐漸冷卻和膨脹。在這種理論模型中,放射能隻是附屬性的熱量來源,其產生於廣泛分散的同位素衰變,而非集中的核反應。

在上世紀50年代,就曾經有科學家提出假設,認為行星表麵甚至內部都可能存在自然的核反應,但這種理論的第一個物理證據出現在上世紀70年代。當時法國科學家在非洲加蓬一處鈾礦點發現了發生於地表的天然連鎖核反應,這一核反應已經持續了數十萬年,並在這一漫長的過程中消耗了數噸重的鈾。

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地核中可能蘊藏黃金

澳大利亞科學家伯納德·福特曾撰文指出,在地核中儲存有非常豐富的黃金。根據他提供的研究數據,地核中黃金的總儲量足以在地球表麵包裹一層半米厚的金製外殼。伯納德·福特是在對一塊與地球同時形成的隕石進行分析後得出的。

科學家們在對一塊偶然找到的小行星碎塊進行分析後發現,它們之中重金屬(主要是鐵、鎳、鉑和金)的比重均比較大,而這種情況正好與構成行星的原始物質的組成是一致的。但是,在地殼和岩漿中這些重金屬的含量均非常低。

伯納德·福特由此得出結論,那些“缺失”的黃金和鉑很可能都沉積到了地球內部。他認為,地核中集中了地球上至少99%的黃金儲量。不過,這一假說現在還難以得到驗證。

地球外圈——包裹地球的“外套”

對於地球外圈中的大氣圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表麵,一般用直接觀測和測量的方法進行研究。這些都是我們日常生活中接觸到的東西,它們就像包裹地球的“外套”一樣,讓我們的世界更加多姿多彩。

大氣圈:人類生存不可或缺

大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層,它包圍著海洋和陸地。大氣圈沒有確切的上界,在2000~6000公裏高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下,土壤和某些岩石中也會有少量空氣,它們也可認為是大氣圈的一個組成部分。

眾所周知,大氣是地球上有生命物質的源泉。通過生物的光合作用(從大氣中吸收二氧化碳,放出氧氣,製造有機質),進行氧和二氧化碳的物質循環,並維持著生物的生命活動,所以沒有大氣就沒有生物,沒有生物也就沒有今日的世界。地球表麵的水,通過蒸發進入大氣,水汽在大氣中凝結以降水的形式降落地表。這個水的循環過程往複不止,所以地球上始終有水存在。如果沒有大氣,地球上的水就會蒸發掉,變成一個像月球那樣的幹燥星球。沒有水分,自然界就沒有生機,也就沒有當今世界。