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《宇宙新论 之 天地本源》第二章 地面乱

时间:2019-07-21 11:09:55 点击:

  核心提示: 《宇宙新论之天地本源》 (杨建立著) 第二章地面乱象 打开世界地图,我们看到地球表面上一片混乱景象。 群山深谷纵横交错,高原平地割据纷争,海洋湖泊交相辉映,火山口、陨石坑星星点点,遍布全球。不止这些,在茫茫大海里,不时冒出来一串串岛屿,好似在海水里时隐时现的游龙。大陆边缘相互映衬,像是被某种巨大...

《宇宙新论 之 天地本源》

(杨建立著)

第二章 地面乱象

 

 打开世界地图,我们看到地球表面上一片混乱景象。

 群山深谷纵横交错,高原平地割据纷争,海洋湖泊交相辉映,火山口、陨石坑星星点点,遍布全球。不止这些,在茫茫大海里,不时冒出来一串串岛屿,好似在海水里时隐时现的游龙。大陆边缘相互映衬,像是被某种巨大的力量生生撕裂开来。在漫漫历史长河中,我们的地球经历了什么,导致她老人家伤痕累累、癍迹重重?

 那自然是一次次的造山运动、火山喷发、大陆漂移、板块运动,以及陨石轰击的结果。

造山运动

 地球上,陆地面积只占地球表面积的29%左右。然而,就在这比例不大的陆地面积当中,海拔2000米以上的山脉和高原却占据着陆地面积的11%,至于海拔1000米以上的山地。竟占据着陆地面积的28%以上,共约4200万平方千米。这个面积也恰巧与整个亚洲面积相当。再加上一些低山和丘陵,地球上的陆地可以说到处布满了山。

 如果地球上没有水,把海底的山都暴露在我们的面前,我们会发现,海底的山比陆地上的山更加雄伟壮观。陆地上最高的山是喜马拉雅山,而最深的马里亚纳海沟是11034米,如果把喜马拉雅山放在这么深的海沟里根本就露不出头。

 那么,地球为什么不是标准的球形,或者说不是标准的椭球体(因为地球有自传,由于自转离心力的作用,赤道应当略高于两极)?这么多奇特的地形地貌是怎样形成的?

 地球收缩说

 为了解释这些地表岩石的褶皱和逆冲现象,1830年法国地质学家E.德.博蒙于提出 “地球收缩说”,认为地球由于不断变冷而收缩。随后,物理学家、地球物理学先驱L.开尔文提出了地球冷凝的物理模式。之后,J.D.丹纳提出地槽是在地球收缩而形成的凹陷基础上演化来的。就这样形成了一套较为完整的地球收缩理论体系,“收缩说”成为19世纪末到20世纪中叶主流学说。

 收缩说认为,地球由于放热变冷而导致不断收缩。在这个模式中,几百公里以下的地球内部仍然接近于初始的温度。而最外部的圈层,包括现今所说的岩石圈和上地幔,已经变得相对较冷。这样,在最外部圈层之下的部分由于迅速变冷收缩,而向地球内部分离。分离所留下的空间由最外部圈层在重力作用下向内收缩来充填,这一收缩、充填作用使地球最外部的圈层处在一种横向挤压的状态中。收缩说首次提出了具有明确物理基础的全球性动力地质原因,较之以前各学派对地壳运动认识上的一个明显进步,在于它揭示了地壳水平运动的存在。

 但是,后来的研究表明,强烈的地壳运动只是在某些地区和某些时代发生,冷缩说也不能解释地球上山脉的分布为什么具有一定的构造方向,呈现出条带状结构,而不是像收缩的干苹果那样,杂乱无章。另外,像在阿尔卑斯山所发现的强烈褶皱,地表只有在皱缩到原先距离的1/4至1/8才能出现,而要达到这样的收缩,当时的地球就必须降温2400度以上。根据计算,过去的地球绝对不可能有如此高的温度。

 收缩说从提出开始,就遇到难以克服的困难,主要是无法证实地球表面的构造确实是由收缩造成的。20世纪20年代,放射性射线发现后,人们认识到,地壳中同位素衰变放热可能导致地球(或地壳)热胀。冰期和间冰期的发现和证实,表明地球表面可变冷也可变热。20世纪30年代以后,由于地球膨胀说,尤其是海底扩张说的提出和证实,收缩说走向衰落。

 目前对于山脉的形成最流行的是板块构造学说。这个学说认为:大陆板块与大陆板块之间相撞就会凸起高高的山脉,如喜马拉雅山。然而喜马拉雅山区在凸起之前是一片汪洋大海,怎么又成了陆地呢?据对青藏高原的考察,科学家在这里还发现了鱼龙化石,说明在这片高原在隆起之前的水深起码在4000米以上。就算是有板块的碰撞那也应该是亚洲板块插入到印度板块的下面才对。

 地质学家李四光认为:造山运动的主要动力是地壳的水平挤压,一般有两种挤压,一种是由于地球自转速度的变化而造成东西向的水平挤压;另一种是由于在不同纬度地球自转的线速度不同所造成的地壳向赤道方向的挤压。这两种挤压加上地壳受力不均所造成的扭曲,就形成了各种走向的山脉。不过如此巨大的挤压力量到底从何而来?

 1969年7月20日,“阿波罗”登月舱降落到月面上,开始了人类有史以来的登月活动。太空人带回了的月球岩石样本告诉我们许多关于地球的往事。月球表面没有大气层的保护,同时也没有地球上的那种浸蚀作用和流水的搬动。因此,自月球46亿年前形成以来发生的事件,都保持有比较完整的记录。地球形成的年代和月球相当,但地球表面最古老的岩石记录只有39亿年历史。而月球表面的岩石却有31~46亿年的历史。

 因此,月球表面为我们提供了地球--月球系统历史中空白年代的宝贵资料。例如:月球的表面揭示,在40亿年前,月球曾受到许多陨星猛烈而持续很久的轰击,那些陨星很可能是一颗颗大彗星。

 因此,人们自然想到,地球在那个年代,也同样遭受过大量陨星的轰击。就自然而然产生了山脉成因的“陨星说”。

 陨星说

 陨星说认为,大约在40亿年前,地球表面比现在相对平滑,不过温度相当高,它就像一个小太阳既发光也发热,当时表面尚未形成岩石圈,因为表面都是液态的岩浆。大约就在那个地质年代地球被一个特大的彗星撞击,中心地点在现在的太平洋区域,撞击力使这一区域凹陷,撞击力通过地球内部的地核传到背对太平洋的一面,从而隆起原始古陆的雏形。这便是地球当初的泛大陆。

 他们认为,太平洋中的有些大海沟就是多次撞击爆炸的裂痕。裂痕深入到地球内部,大量的岩浆受撞击爆炸的挤压,被推向海沟的两边,使海沟两边凸起高高的山脉,那些山脉于今是太平洋中的岛屿,这就是为什么海洋地壳比大陆地壳要薄的原因。还有海洋地壳有缺失岩层的所在。由于物质丰富,这次撞击也可能以太平洋为中心波及全球。也就是全球只要是这个时期形成的山,都与这颗彗星有关。

 但是,陨星说并没有得到地质学上的证据支持,陨星撞击出来的应该是环形山,我们平时所见到的山脉走势,大多不是环形,而是以条带状结构为主。还有,陨星带给地球的矿物没能找到。

大陆漂移学说

 1910年,德国气象学家魏格纳(Alfred Lothar Wegener)偶然发现大西洋两岸的轮廓极为相似。此后经研究、推断,他在1912年发表《大陆的生成》,1915年发表《海陆的起源》,提出了大陆漂移学说。该学说认为在古生代后期(约三亿年前)地球上存在一个“泛大陆”,相应地也存在一个“泛大洋”。后来,在地球自转离心力和天体引潮力作用下,泛大陆的花岗岩层分离并在分布于整个地壳中的玄武岩层之上发生漂移,逐渐形成了现代的海陆分布。

大陆漂移说逐渐被人们认可,但对造成大陆漂移的原动力却有种种猜测,至今未有定论。

 该学说成功解释了许多地理现象,如大西洋两岸的轮廓相互吻合的问题;非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题;南极洲、非洲、澳大利亚发现相同的冰碛物;南极洲发现温暖条件下形成的煤层等等。但它有一个致命弱点---动力。

 根据魏格纳的说法,当时的物理学家立刻开始计算,利用大陆的体积、密度计算陆地的质量。再根据硅铝质岩石(花岗岩层)与硅镁质岩石(玄武岩层)摩擦力的状况,算出要让大陆运动,需要多么大的力量。物理学家发现,日月引力和潮汐力很小,根本无法推动广袤的大陆。因此,大陆漂移学说在兴盛了十几年后就逐渐销声匿迹了。

 由于导致大陆漂移的动力问题没能解决,所有的地球科学家对“大陆漂移说”始终不予理会,不过“大陆漂移说”却因古地磁学的发现而峥嵘再现,“海洋扩张说”崭露头角。

 50年代伊始,在第二次世界大战中开发的新技术被广泛用于海洋观测,比如采用声纳装置观测海底地形,利用海洋磁场仪探测海底磁场异常情况等。通过这些探测,科学家终于搞清全球海底被称为“海岭”的巨大海底山脉是彼此相连的。 
    海洋探测的发展同时也证实了海底岩层薄而且年轻(最多二、三亿年,而陆地有数十亿年的岩石);另外1956年开始的海底磁化强度测量发现大洋中脊两侧的地磁异常是对称的。据此,美国学者赫斯(H.H.Hess)提出海底扩张学说,认为地幔软流层物质的对流上升使海岭地区形成新岩石,并推动整个海底向两侧扩张,最后在海沟地区俯冲沉入大陆地壳下方。

    在海底山脉中位于大西洋中部的大西洋中央海岭,魏格纳在世时人们就不陌生。但是,类似的海岭存在于太平洋、印度洋、北冰洋等地球所有的海洋,像网络一样分布在海底。在大西洋中部南北走向绵延1万公里以上的中央海岭的中段,还存在一个“大规模的谷地”,科学家还发现,这个“中央谷地”与中央海岭并排相连。于是有科学家提出,大西洋正是地球的裂缝,海底也许就是在这里扩张的。随后科学家又测定出从地球内部涌流出的地壳热流量,也了解到从海岭之下的深处似乎正在喷涌出热物质。 
    根据以上探测结果,科学家得出结论:中央海岭下的地幔对流升腾形成海洋地壳,海底由此扩张,这种结论支持了“海洋扩张说”,而“海洋扩张说”也解释了大陆的分裂和移动。构成大陆地壳的物质密度小,地幔就会上浮。根据“海洋扩张说”,大陆下的地幔对流升腾造成大陆分裂,进而地幔向水平方向的运动将大陆推开。 
    此后,美国加利福尼亚大学斯克里普斯海洋研究所的科学家,观测了能够解释美国西海岸附近太平洋海底地壳形成原因的地磁异常情况,弄清了在20公里到30公里的宽度上存在百分之一的磁场异常,在南北几百公里范围内呈条纹状分布。此外,随着同时期岩石年代测定技术的进步,科学家弄清了以往数百万年间曾经多次反复的地磁场逆转历史。 
    1963年,弗莱德·瓦因和德拉蒙多·马修兹提出了一个大胆的假说:加利福尼亚的地磁异常带是地球磁场逆转的反映。在中央海岭,由于高温岩浆的冷却生成了海底地壳,也就形成了具有当时地球磁场方向的磁场的岩石。瓦因等人认为,地球磁极曾多次逆转,具有各个地质时期磁场方向特征的海底地壳,在海底并列呈条纹状,这个事实为观测所确定。由于海底向海岭两侧扩张,如果瓦因等人的见解符合实际,那么观测得到的反映磁场异常的条纹,相对海岭两侧应当是对称的。这种对称性也被实际观测所确认。汇集来的有关观测数据都在支持“海洋扩张说”,而且根据海底磁场异常的数据,使迄今科学家掌握的只有几百万年的地球磁场的逆转史,一下子扩大至2亿年。

 正是海底扩张学说的动力支持,加上新的证据(古地磁研究等)支持大陆确实很可能发生过漂移,从而使大陆漂移学说开始死而复生,形成了板块运动说(板块构造学说也称新大陆漂移学说)。

板块运动说

 板块运动说是1968年法国地质学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出的一种新的大陆漂移说,它是海底扩张说的引伸。

 板块构造,又叫全球大地构造。所谓板块指的是岩石圈板块,包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部,也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。新全球构造理论认为,不论大陆壳或大洋壳都曾发生,并还在继续发生大规模水平运动。但这种水平运动并不象大陆漂移说所设想的,发生在硅铝层和硅镁层之间,而是岩石圈板块整个地幔软流层上像传送带那样移动着,大陆只是传送带上的“乘客”。

 勒皮雄在1968年将全球地壳划分为六大板块;太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块(包括澳洲)和南极板块。其中除太平洋板块几乎全为海洋外,其余五个板块既包括大陆又包括海洋。此外,在板块中还可以分出若干次一级的小板块,如把美洲大板块分为南、北美洲两个板块,菲律宾、阿拉伯半岛、土耳其等也可作为独立的小板块。板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。这里提到的海岭,一般指大洋底的山岭。在大西洋和印度洋中间有地震活动性海岭,海岭也称之为中脊,由两条平行脊峰和中间峡谷构成。太平洋也有地震性的海岭,但不在大洋中间,而偏在东边,它不甚崎岖,没有被中间峡谷分开的两排脊峰,一般叫它为太平洋中隆。海岭实际上是海底分裂产生新地壳的地带。转换断层,是大洋中脊被许多横断层切成小段,它不是一种简单的平移断层,而是一面向两侧分裂,一面发生水平错动,是属于另一种性质的断层,威尔逊称之为转换断层。两大板块相撞,接触地带挤压变形,构成褶皱山脉,使原来分离的两块大陆缝合起来,叫地缝合线。一般说来,在板块内部,地壳相对比较稳定,而板块与板块交界处,则是地壳比较活动的地带,这里火山、地震活动以及断裂、挤压褶皱、岩浆上升、地壳俯冲等频繁发生。

 按照赫斯的海底扩张说来解释,大洋中脊是地幔对流上升的地方,地幔物质不断从这里涌出,冷却固结成新的大洋地壳,以后涌出的热流又把先前形成的大洋壳向外推移,自中脊向两旁每年以0.5~5厘米的速度扩展,不断为大洋壳增添新的条带。因此,洋底岩石的年龄是离中脊愈远而愈古老。当移动的大洋壳遇到大陆壳时,就俯冲钻入地幔之中,在俯冲地带,由于拖曳作用形成深海沟。大洋壳被挤压弯曲超过一定限度就会发生一次断裂,产生一次地震,最后大洋壳被挤到700公里以下,为处于高温溶融状态的地幔物质所吸收同化。向上仰冲的大陆壳边缘,被挤压隆起成岛弧或山脉,它们一般与海沟伴生。现在太平洋周围分布的岛屿、海沟、大陆边缘山脉和火山、地震就是这样形成的。所以,海洋地壳是由大洋中脊处诞生,到海沟岛弧带消失,这样不断更新,大约2~3亿年就全部更新一次。因此,海底岩石都很年轻,一般不超过二亿年,平均厚约5~6公里,主要由玄武岩一类物质组成。而大陆壳已发现有37亿年以前的岩石,平均厚约35公里,最厚可达70公里以上。除沉积岩外,主要由花岗岩类物质组成。地幔物质的对流上升也在大陆深处进行着,在上升流涌出的地方,大陆壳将发生破裂。如长达6000多公里的东非大裂谷,就是地幔物质对流促使非洲大陆开始张裂的表现。

 随着软流层的运动,各个板块也会发生相应的水平运动。据地质学家估计,大板块每年可以移动1-6厘米距离。这个速度虽然很小,但经过亿万年后,地球的海陆面貌就会发生巨大的变化:当两个板块逐渐分离时,在分离处即可出现新的凹地和海洋;大西洋和东非大裂谷就是在两块大板块发生分离时形成的。当两个大板块相互靠拢并发生碰撞时,就会在碰撞合拢的地方挤压出高大险峻的山脉。位于我国西南边疆的喜马拉雅山,就是三千多万年前由南面的印度板块和北面的亚欧板块发生碰撞挤压而形成的。有时还会出现另一种情况:当两个坚硬的板块发生碰撞时,接触部分的岩层还没来得及发生弯曲变形,其中有一个板块已经深深地插入另一个板块的底部。由于碰撞的力量很大,插入部位很深,以至把原来板块上的老岩层一直带到高温地幔中,最后被熔化了。而在板块向地壳深处插入的部位,即形成了很深的海沟。西太平洋海底的一些大海沟就是这样形成的。

 根据板块学说,大洋也有生有灭,它可以从无到有,从小到大;也可以从大到小,从小到无。大洋的发展可分为胚胎期(如东非大裂谷)、幼年期(如红海和亚丁湾)、成年期(如目前的大西洋)、衰退期(如太平洋)与终了期(如地中海)。大洋的发展与大陆的分合是相辅相成的。在前寒武纪时,地球上存在一块泛大陆。以后经过分合过程,到中生代早期,泛大陆再次分裂为南北两大古陆,北为劳亚古陆,南为冈瓦那古陆。到三迭纪末,这两个古陆进一步分离、漂移,相距越来越远,其间由最初一个狭窄的海峡,逐渐发展成现代的印度洋、大西洋等巨大的海洋。到新生代,由于印度已北漂到亚欧大陆的南缘,两者发生碰撞,青藏高原隆起,造成宏大的喜马拉雅山系,古地中海东部完全消失;非洲继续向北推进,古地中海西部逐渐缩小到现在的规模;欧洲南部被挤压成阿尔卑斯山系,南、北美洲在向西漂移过程中,它们的前缘受到太平洋地壳的挤压,隆起为科迪勒拉—安第斯山系,同时两个美洲在巴拿马地峡处复又相接;澳大利亚大陆脱离南极洲,向东北漂移到现在的位置。于是海陆的基本轮廓发展成现在的规模。

 板块边界为不稳定地带,地震几乎全部分布在板块的边界上,火山也特别多在边界附近,其它如张裂、岩浆上升、热流增高、大规模的水平错动等,也多发生在边界线上,地壳俯冲更是碰撞边界划分的重要标志之一;可见板块边界是地壳的极不稳定地带。

    “海底扩张说”有力地支持了“大陆漂移学说”,这一学说现在已经被很多人所接受了。还有那个老问题,驱使板块运动和海底扩张的力量是什么?对此,有人提出了地幔对流的假说。

    地幔对流说

 地幔对流说认为,地球犹如一只尚未煮熟的鸡蛋,地幔是还能流动的蛋清,正是流动着的地幔物质,提供了大陆漂移的动力。

软流层中的地幔物质由于热量增加,密度减小,体积膨胀,产生上升热流,上升的地幔物质遇到地壳底部向四周分流,随着温度下降,地幔物质密度增大,又沉降到地幔中,这一过程称为地幔对流。

 板块构造说认为地幔对流(mantle convection)是板块运动的主要驱动机制。这一词汇在19世纪已有人提出,英国著名地质学家霍姆斯(A Holmes,1928)和格里格斯(D.Griggs,1939)试图用地幔对流作为大陆漂移的驱动力。20世纪60年代这一观点被地质学家广泛接受,并成为海底扩张、板块移动以及地幔柱形成的重要机制。地幔是由高温的热物质组成的。由于地幔内部存在密度和温度的差异,导致固态物质也可以发生流动。地幔对流是一个复杂的系统,它既是一种热传导方式,又是一种物质流的运动。地幔对流是在缓慢的进行的,对流活动的时间可达几千万年,甚至几亿年。地幔对流的流动形态可以不同。热的地幔物质上升减压常常伴随有部分熔融作用发生。地幔对流可以是从核幔边界上升至岩石圈底部,形成全地幔对流环;也可以是分层对流,即上、下地幔分别形成对流环。近些年来地震层析和地球化学研究成果已证实地幔的流变。

 地幔对流说认为,在地幔中,特别是地幔软流层中发生的热对流。地幔对流是一种自然对流,既是发生在地幔中的一种传热方式(通过物质运动传递热量),又是一种地幔物质的运动过程(由物质内部密度差或温度差所驱使的),是地球内部向地球表面输送能量、动量和质量的一种有效途径。由于它被认为是地球演化的最可能的驱动因素,并且与大洋中脊裂谷和大陆裂谷的形成,地表热点的分布,地震和火山活动,以及某些矿物的生成密切相关而受到重视。

 地幔对流是人们根据对地球的认识而逐渐推断出来的一种假说。早在1881年,费希尔(O.Fisher)在《地壳物理学》一书中就提出了地幔中可能存在着对流的观点。20世纪30年代,英国地质学家霍姆斯(A.Holmes)曾企图以地幔对流来解释大陆漂移的驱动机理。60年代,地幔对流的思想则成为解释海底扩张和板块大地构造学说的重要理论之一。板块学说认为,驱动板块运动的主要因素是某种形式的地幔对流。地幔对流是与地球动力学的研究同时发展起来的。

 按流变性质划分,地球上层应分为岩石层和软流层。软流层中的地幔物质由于部分熔化具有类流体性质。在有限厚度流体层中由密度差(或温差)驱使的热对流一般呈蜂窝状结构,每个蜂窝中都有上升流、下降流和水平流动,它们构成一个完整的对流单元。二维问题中的对流单元称为对流环。完全流体层中的对流环一般呈长方形。根据深源地震资料以及地幔相变区和流变参数的估算,多数学者认为地幔对流层的最大深度为 700公里左右。因此在一个板块下面就要有几个甚至十几个对流环。相邻对流环中的流动方向相反,对浮于其上的岩石层板块的拖动力方向也相反,造成拖动力互相抵消,这就是地幔对流研究中的所谓“纵横比予盾”。

 有人认为把地幔对流限制在 700公里深的上地幔内的根据是不充分的,因而主张全地幔对流。由于对流层的深度扩展到核幔边界的2900公里深处,板块水平尺度与对流层深度之比为1的量级,纵横比的矛盾就可以得到解决。70年代末80年代初,全地幔对流研究十分活跃,包括探讨全地幔对流的特征及其与地表观测数据的联系,特别是已开始考虑三维效应。但是全地幔对流假说是否成立,还要由它能否解释各种地球物理观测资料来判定。

 岩石层板块在大洋中脊由热地幔物质产生,在海沟处返回地幔,因而水平运动的岩石层板块是地幔对流的组成部分。对流系统中应当同时包含具有不同流变性质的岩石层和软流层物质。初步计算结果表明,岩石层在对流系统中出现,也使对流环的纵横比更为合理。这方面的研究工作还在不断改进,以期得到与地表观测更符合的结果。

 地幔对流中的上升流动对地球物理学有重要意义。它是从地球内部向地表输送能量、动量和质量的主要途径,被称为地幔上涌流动或热柱。柱状地幔上涌流有时也被称为地幔涌流。上涌流动与大洋中脊裂谷和大陆裂谷的形成,地表热点和火山现象密切相关,因而受到重视。

 然而,有些科学家对此持怀疑态度。对洋底探测的种种表明,地幔对流说也有不能自圆其说的地方。比如,前面提到的纵横比予盾;有的海沟并非连续的,而是呈阶梯状分布,地幔对流不可能阶梯状对流;还有就是地幔对流的动力源尚未完全揭开。

 导致火山喷发、造山运动、大陆漂移、板块运动的能量来源于地下,来源于地幔,这一点已无可质疑。

 那么,热岩浆对流能量来源于哪里呢?有人认为是地球形成的早期有连续不断的陨星碰撞。地球形成的早期有连续不断的陨星碰撞这一点已经得到充分证明,但是,陨星碰撞带来的热量有多少,能够支撑多少年岩浆对流散热?

 也有人认为,地下存在大量放射性物质,地下发生着一系列连续不断放射性衰变提供了热量,这一点也已经已经得到证实。

地球内部核反应

    据腾讯科学2015年03月28日消息,一个国际研究小组最近报告说,他们通过对中微子的观测发现,地球自身热量大约有一半来自放射性物质衰变,另一半则是从地球刚形成时保存至今的原始热量。地球在诞生几十亿年之后,仍然是一颗炽热的“心”。

    此前曾有研究由间接证据推算出类似的数值。这项新研究是首次根据实际观测得出结论,有助于研究地球的形成和演变过程。相关论文发表在新一期英国《自然地球科学》杂志网络版上。

    以日本东北大学为主的这个研究小组,利用位于日本中部岐阜县一座矿山地下千米处的装置“KamLAND”,观测来自地球内部的中微子。中微子是一种不带电、质量极小、穿透力极强的基本粒子,可由多种途径产生,包括地球热量的重要来源--放射性铀和钍的衰变过程。

    由于中微子可以穿透几乎任何障碍,即使放射性物质位于地下深处,也能依据观测到的中微子数量,推算出放射性物质的数量和分布情况。

    从2002年3月到2009年11月,研究小组共观测到841个中微子。排除掉来自核电站、核废料、宇宙射线等的中微子之后,可能有106个中微子来自地球内部天然放射性物质的衰变。

    据此推算,地球内部天然铀-238和钍-232衰变产生热量的功率大约为21万亿瓦。结合以前对钾-40等物质衰变的研究,研究小组得出结论--在地球表面释放的热量中,大约有54%来自放射性物质衰变,剩余部分是从地球诞生时保存至今的原始热量。

    科学界通常认为,太阳系是近46亿年前从一片气体尘埃云中诞生的,其中一部分尘埃在引力作用下收缩成为地球。地球在最初形成时是炽热熔融的状态,此后因为原始热量流失而逐渐冷却。同时,地球内部铀、钍、钾等放射性同位素的衰变,持续产生出新的热量。

 地球形成已经几十亿年,这源源不断衰变的物质来源于哪里的,地球形成之初胎里带来的?那么地球形成的时候从哪里得来的大量放射性物质,能够至今没有枯竭呢?

 按照传统地球成因理论,组成太阳系的物质基础是氢、氦等气体和宇宙尘埃,没有大量放射性物质的来源和出处。归根结底,造成地面乱象,推动地壳运动的能量来源还是没有很好解释清楚。

 

 

作者:杨建立 录入:杨建立 来源:原创
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