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剥开地球的“蛋壳”

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  图 | 地球结构

  地球表面被广阔的陆地和浩瀚的海洋覆盖着。地表之上还披着厚厚的大气层,厚度超过1000千米!陆地、海洋和天空中都生活着各种各样的生物。如果把地球的大气、海水、动植物都移走,你就会看到一个大石头球般的地球——固体地球,但是它的内部结构其实比你看到的表面更复杂,更类似于一颗鸡蛋。鸡蛋有蛋壳、蛋清和蛋黄,而固体地球从地表到地心也大致分为3层:地壳、地幔和地核。这三层都是什么的样呢?下面我们就来一层层剥开这个大“鸡蛋”吧!

  地球的“蛋壳”——地壳

  在鸡蛋的3层中,蛋壳是最薄的,地球“蛋壳”也一样。我们脚下踏着的就是固体地球最外层的地壳,它的主要成分是坚硬的岩石。大陆地壳上层富含硅和铝,被称为“硅铝层”,下层则是富含硅和镁的“硅镁层”,它的厚度从20~70千米不等,不过,海洋深处的地壳要薄得多,一般只有几千米。你大概会很疑惑,地壳明明不薄啊,高楼大厦才几百米,地壳的厚度够垒好多栋高楼大厦了。你可别忘了固体地球可是个硕大无比的“鸡蛋”,半径超过6000千米!

  地球的“蛋清”——地幔

  蛋壳下的蛋清是鸡蛋中体积最大的部分,地球的“蛋清”——地幔同样也是地球体积最大的一层,厚度接近2900千米,是地壳的几十倍。但是和液态的蛋清不同,地幔的这一层并不是单一的状态,它又被分为上地幔和下地幔。上地幔也就是靠近地壳的那一侧,其中有一层大约200千米厚的软流层,听它的名字你可能会以为这一层都是流动的液体,但实际上,软流层的主要成分还是固体,只有大约1%~10%的液体,而且这个液体并不是水,而是被高温熔化的熔融岩石,就像蛋糕里的夹心果酱层,不过你可要小心,因为它非常烫嘴,温度甚至达到上千摄氏度。从火山中喷发的岩浆大多是从这一层出来的。而下地慢就完全是固体的天下了,由于压力的增大,这里的物质密度也比上地幔的更大。地壳和地幔顶部(软流层以上)几乎都是由岩石构成的,因此被合称为“岩石圈”。

  地球的“蛋黄”——地核

  现在你知道地幔相比于蛋清更接近凝固的蛋白,接下来,让我们剥开蛋白,来看看地球的“蛋黄”——地核是什么样的吧!藏在地球最里面的地核,半径大约为3470千米,比地幔还要厚。和地壳、地幔的岩石结构不同,地核更像是个致密的金属球,主要成分是铁和镍。这么听起来地核应该是硬邦邦的固体,但实际上,这一层的温度已经变得非常极端——4000℃~6800℃的高温能轻易地把金属熔化。因此在地核的外层,也就是外核是缓缓流动的液体,有科学家认为地球磁场就来源于这里。再进一步深入到内核,你就会撞上密实的固体,这里的温度比外核更高,但是压力也非常大,因此内核就成了一个非常密实的金属球。

  到这里,地球大“鸡蛋”的每一层你都已经“吃”到了。然而,在现实中,人类还从未到达过地心,实际上我们连地壳都还没探到底。目前人类挖的最接近地心的“洞”是科拉超深井,深度超过12千米。如今的我们已经飞向遥远的太空,可对自己家园的了解却依然停留在“浅层”,希望有一天我们能克服地下的重重阻碍,真正剥开地球蛋壳一探究竟。

  参考资料:

  https://www.ducksters.com/science/composition_of_the_earth.php

  舒良树.普通地质学 第3版 彩色版[M].武汉:中国地质大学出版社.2013.

  作者:Mirror

  审稿:于颖卓,中科院地理科学与资源研究所博士