Поверхностное тепло Земли изнутри — как оно оставалось таким в течение миллиардов лет?

Как ядро ​​Земли оставалось таким же горячим, как и поверхность Солнца, в течение миллиардов лет?

Слоистая структура Земли, включающая движущиеся плиты, нагревается за счет остатков образования планет и распада радиоизотопов. Геологи используют сейсмические волны для изучения этих внутренних структур и движений, которые необходимы для изменений окружающей среды и эволюции жизни на Земле. Внутреннее тепло приводит в движение плиты, способствуя таким явлениям, как землетрясения, извержения вулканов и образование новых земель и океанов, что делает Землю пригодной для жизни.

Наша Земля состоит как луковица — слой за слоем.

Начиная сверху вниз, есть кора, которая включает в себя поверхность, по которой вы ходите; затем внизу мантия, в основном твердая порода; затем глубже — внешнее ядро, состоящее из жидкого железа; Наконец, внутреннее ядро, сделанное из твердого железа, радиусом 70% от объема Луны. Чем глубже вы погружаетесь, тем жарче становится — части ядра такие же горячие, как поверхность солнца.

На этой иллюстрации показаны четыре подповерхностных секции.

Путешествие к центру Земли

К Профессор наук о Земле и планетахЯ изучаю внутренности нашего мира. Так же, как врач может использовать технику, называемую УЗИ Чтобы сделать снимки структур внутри вашего тела с помощью ультразвука, ученые используют технику, аналогичную визуализации внутренних структур Земли. Но вместо ультразвука геологи используют его сейсмические волны Звуковые волны, генерируемые землетрясениями.

На поверхности Земли вы видите грязь, песок, траву и, конечно же, тротуары. Сейсмические колебания показывают, что находится ниже этого: большие и маленькие камни. Все это часть земной коры, которая может опускаться на глубину до 20 миль (30 километров); Он плавает над слоем, называемым мантией.

Верхняя часть мантии обычно перемещается вместе с земной корой. Вместе они называются литосфератолщина которого в среднем составляет около 60 миль (100 км), хотя в некоторых местах она может быть намного толще.

Литосфера делится на несколько Большие блоки называются плитами. Например, Тихоокеанская плита лежит под всем Тихим океаном, а Северо-Американская плита покрывает большую часть Северной Америки. Панели похожи на кусочки головоломки, которые примерно подходят друг к другу и покрывают поверхность Земли.

Панели не закреплены. Вместо этого они двигаются. Иногда это наименьшая доля дюймов за период лет. В других случаях движения больше, и они более внезапны. Этот тип движения является причиной землетрясений и извержений вулканов.

Более того, движение плит является критическим и, возможно, необходимым фактором, определяющим эволюцию жизни на Земле, потому что движущиеся плиты изменяют окружающую среду и Заставляя жизнь приспосабливаться к новым условиям.

Вы будете поражены всей жизнью, которая происходит у вас под ногами.

Отопление включено

Движение пластин требует обогреваемого плаща. Ведь по мере углубления в землю температура повышается.

В нижней части плит, на глубине около 60 миль (100 километров), температура составляет около 2400 градусов.[{» 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 тектоники плит люди, вероятно, не существовали бы.

столкновение в открытом космосе

Откуда берется все это тепло?

Это не от солнца. Хотя он согревает нас и все растения и животных на поверхности Земли, солнечный свет не может проникнуть вглубь планеты на многие километры.

Вернее, два источника. Одним из них является тепло, унаследованное Землей при ее формировании 4,5 миллиарда лет назад. Земля формируется из солнечной туманности, гигантского газового облака, среди бесконечных столкновений и слияний кусков камня и обломков. Их называют планетезимали. Этот процесс занял десятки миллионов лет.

Во время этих столкновений выделялось огромное количество тепла, достаточное, чтобы растопить всю Землю. Хотя часть этого тепла ушла в космос, то, что от него осталось, оказалось в ловушке внутри Земли, где большая его часть остается и сегодня.

Еще один источник тепла: распад радиоактивных изотопов, которые повсеместно распространены на Земле.

Чтобы понять это, сначала представьте предмет Как семья с изотопами в качестве ее членов. 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.