地球是宇宙中一顆非常美麗的藍(lán)色星球,而水是人類賴以生存的重要資源之一。在地球上有71%的面積都是海洋,陸地僅占了十分之三,海洋無邊無際,充滿著神秘。近年來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),每年大約有30億噸的海水流向了地幔層,如此巨量的水資源這樣就被消耗掉了,人們難免會(huì)覺得很震撼,這究竟是怎么回事呢?
地球無時(shí)無刻不在運(yùn)動(dòng),內(nèi)部非常活躍,我們想要了解海水流進(jìn)地球內(nèi)部的原因,那么首先便要了解一下地球本身的構(gòu)造。地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為同心狀圈層構(gòu)造,由地心至地表依次分化為地核、地幔、地殼三個(gè)部分。
當(dāng)?shù)貧ぐl(fā)生運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,便會(huì)形成我們平常遇到的地震,這時(shí)我們常常會(huì)看到地面被擠壓在一起,有些地方會(huì)形成隆起,而有些地方會(huì)塌陷,這都是因?yàn)榈卣饛膬?nèi)到外傳播地震波,釋放了地球內(nèi)部巨大的能量。
這些能量的沖擊會(huì)造成環(huán)境的破壞、房屋倒塌、山崩等情況,這些都是地球運(yùn)動(dòng)本身產(chǎn)生的。還有一種情況是板塊運(yùn)動(dòng),最開始所有的板塊都是一個(gè)整體,但是由于地球活動(dòng)而分裂成了六大板塊。
根據(jù)地底的波動(dòng),我們可以用地震波來對(duì)地球內(nèi)部進(jìn)行分析,不同環(huán)部層的構(gòu)造不一樣,所以對(duì)波動(dòng)的傳播也是有區(qū)別的,我們可以根據(jù)這樣的差異來得到地球內(nèi)部的大概構(gòu)造。
在1909年,一位叫莫霍洛維奇的奧地利科學(xué)家,發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)部的第一個(gè)界面,這個(gè)界面位于地球地表以下約33千米深的地方,后來被取名為“莫霍面”。后來的幾十年中,科學(xué)家們通過儀器發(fā)現(xiàn)了更多的地質(zhì)結(jié)構(gòu),于是形成了現(xiàn)在所知的三大類情況。
我們可以將地球想象成一個(gè)雞蛋,雞蛋最里面的蛋黃其實(shí)就是地球的地核。地核是地球的核心部分,雞蛋中間的蛋清我們可以想象成地幔部分。地幔在地球的中層,主要進(jìn)行波動(dòng)的傳播,而雞蛋最外面的外殼則是地殼,地殼在地球的表面最外層。
地面上的海拔越高,那么地殼便會(huì)越厚,海拔越低,地殼越薄。如果我們想要進(jìn)入地心,那么第一個(gè)挑戰(zhàn)便是地殼。
在系列電影《地心探險(xiǎn)記》當(dāng)中,科學(xué)家們和探險(xiǎn)家們通過機(jī)器進(jìn)入到地球的內(nèi)部,甚至進(jìn)入了地核中心,里面全是翻涌的滾燙巖漿,他們還遇到了非常堅(jiān)硬、連鉆頭都難以鉆入的土質(zhì)層。
這些雖然都是用特效做成的,但是結(jié)合了人類對(duì)地心的想象和部分真實(shí)的科學(xué)研究數(shù)據(jù)。我們現(xiàn)在對(duì)于地球內(nèi)部的研究雖然有進(jìn)展,可是還是只能用非常原始的方法來研究其結(jié)構(gòu),對(duì)內(nèi)部的原理和其他的物質(zhì)都還并不是特別了解,人類現(xiàn)在的探索都是有限的。
就比如宇宙誕生之初的奇點(diǎn),在它之前的事物我們也不是很了解,但這是我們不斷前進(jìn)探索的動(dòng)力,科學(xué)的永恒性就在于堅(jiān)持不懈地尋求之中。
地幔在莫霍面和古登堡面之間,古登堡界面又名“古騰堡界面”(它是地幔與地核的分界面)。早在1914年,美國(guó)科學(xué)家古登堡就發(fā)現(xiàn)在地球表面之下大約2885千米處出現(xiàn)了地震波速的間斷面,研究后發(fā)現(xiàn)那里存在地震波的陰影區(qū),之后又發(fā)現(xiàn)了明顯的傳播速度變化。
在一次研究中,古登堡發(fā)現(xiàn)縱波由13.6千米/秒突然降低為7.98千米/秒,于是把這個(gè)界面取名為“古登堡界面”。
地幔巖石學(xué)是以地幔為主要研究對(duì)象的一個(gè)學(xué)科,它的學(xué)術(shù)研究成果對(duì)于我們研究地球內(nèi)部的礦石環(huán)境以及地幔化學(xué)和物理情況都能起到很大的幫助。我們常人可能認(rèn)為地球內(nèi)部溫度極高,都是液體的熔巖狀態(tài)。
但事實(shí)并非如此,事實(shí)上地幔部分是固態(tài)物質(zhì),當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^莫霍界面向下傳播時(shí),可以明顯發(fā)現(xiàn)橫波和縱波的速度都變得更快了。當(dāng)?shù)卣鸩ǖ竭_(dá)古登堡界面后,橫波突然消失,縱波速度迅速下降,這都是因?yàn)閮蓪赢?dāng)中的物質(zhì)并不一樣,這就影響到了其傳播。
地球的外部主要是液態(tài)物質(zhì),橫波只能在固態(tài)部分傳播,所以到達(dá)古登堡界面之后它便會(huì)消失,而縱波可以繼續(xù)在液態(tài)中傳播,只不過速度會(huì)受到影響。
地幔部分結(jié)束后,便進(jìn)入到了以液態(tài)物質(zhì)為主的外地核。科學(xué)家們根據(jù)地震波速度在地幔當(dāng)中不斷加速的特征,可以推斷出其組成物質(zhì)主要為固態(tài)物質(zhì),海水流入地幔層的奧妙也藏在其中。
為什么海水會(huì)流到地幔層呢?最開始海水被消耗的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于馬里亞納海溝,馬里亞納海溝是全球海洋最低處,這里海水極深,四周黑暗,深不可測(cè)。科學(xué)家們每年都會(huì)來馬里亞納海溝進(jìn)行探測(cè),不僅會(huì)探測(cè)其內(nèi)部的生物情況和海洋環(huán)境,還會(huì)看海水質(zhì)量的變化,這才得出了每年有30億噸海水消失的結(jié)論。
這令科學(xué)家們非常疑惑,因?yàn)檫@個(gè)海水量并不小,那究竟是到哪里去了呢?經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)原來這部分水每年都被吸入了地幔層當(dāng)中,進(jìn)入了地球的內(nèi)部。
這些研究震驚了人類,讓許多科學(xué)家都充滿了疑惑,我們對(duì)地球內(nèi)部本來就還不夠了解,如果解決了這個(gè)難題,對(duì)于研究地球內(nèi)部會(huì)有更大的幫助。因此這個(gè)研究也被報(bào)道在了《新科學(xué)》、《每日郵報(bào)》和《自然》雜志上,許多科學(xué)家在上面發(fā)表了一些自己的猜測(cè),在社會(huì)上引起了很廣泛的關(guān)注。
水是我們的生命之源,我們大部分的生物都無法離開水和氧氣,雖然對(duì)海洋的水利用還不夠全面,但是水資源依然是很重要的。專家推測(cè)水吸入地底這種情況已經(jīng)有上億年了,這么多年累積下來的水量足以讓全球的海平面下降五十到一百米深,這個(gè)量是非常巨大的。于是科學(xué)家們?cè)?span>馬里亞納海溝搭建起了研究站,用了許多機(jī)器設(shè)備潛入到這深海之中,去了解這吸水現(xiàn)象。
我們了解了地幔的原理,知道了地幔下方是滾燙的巖漿,而地幔層是固態(tài)的,當(dāng)水流入地底之后會(huì)先經(jīng)過地殼,這時(shí)地殼會(huì)鎖住一部分水,將一部分的海水給重新回到地表。在地球的運(yùn)動(dòng)當(dāng)中,地殼發(fā)生碰撞、火山噴發(fā)等情況,都會(huì)讓部分的海洋水隨著這些碰撞而出,一部分的火山噴發(fā)巖漿會(huì)帶出少量的水,還有一大部分水會(huì)繼續(xù)滲透到達(dá)地幔部分。
地幔部分是固態(tài)的,一部分的水會(huì)以特殊的形式存在于這一層,再繼續(xù)往下最深處便進(jìn)入了地核,地核的溫度極高,巖漿可以達(dá)到5500攝氏度。除了這強(qiáng)烈的高溫,地核還有極強(qiáng)的壓力,這種壓力會(huì)將水壓縮成一個(gè)特殊狀態(tài)儲(chǔ)存在地核周圍。
還有一部分水遇到高溫會(huì)形成蒸汽,通過蒸發(fā)從液態(tài)變成了氣態(tài),有一部分的氣體和剩下的液體會(huì)再次進(jìn)入地球的水循環(huán)之中,水循環(huán)是很神奇的,大自然通過一些自然循環(huán)達(dá)到一種平衡狀態(tài)。
這也是為何每年有如此大量的水被吸入,海平面卻依舊保持著沒有降低太多的原因,還有一部分原因可能是因?yàn)?/span>全球變暖,冰山融化造成相互的補(bǔ)充和平衡。那么除此之外,海水流入地幔層對(duì)于人類還有其他影響嗎?
馬里亞納海溝的吸水現(xiàn)象目前對(duì)人類并沒有特別大的影響,通過水循環(huán)的作用,海平面上的水得到了相應(yīng)的補(bǔ)充,并不會(huì)大量地降低。有些人會(huì)想,那么地幔中的水可以為人們所用嗎?這個(gè)想法非常具有環(huán)保性,可是答案是否定的。
這是因?yàn)?span>地幔中的水不是現(xiàn)在地表的狀態(tài),是一種“結(jié)構(gòu)水”,和它所在深度和溫壓狀態(tài)相適應(yīng),地幔的主要組成礦物都是不含水的礦物。現(xiàn)在所謂的地幔水含量,就是測(cè)試的這些“名義無水礦物”的水含量,這個(gè)含量大概是百萬(wàn)分之一量級(jí),許多水都是不可利用的水。
就像雖然海洋的水量很大,可是人類的技術(shù)條件受限,沒有辦法完全利用這些水資源,地球這71%面積的水是很可惜的。
此外,人類目前的技術(shù)條件連到達(dá)地幔都是非常困難的,更不可能進(jìn)到地面去利用其中的水資源了。有些科學(xué)家還預(yù)想地球內(nèi)部可能還有格外的一個(gè)海洋層,我們?nèi)祟悓?duì)地球內(nèi)部依舊充滿許多未知,我們以后還需要有更多的研究。
當(dāng)有更加先進(jìn)的技術(shù)之后,才能夠真正地做到探索地心,去發(fā)掘更多可利用的資源。這對(duì)于幾萬(wàn)年之后的資源利用問題也是一個(gè)解決方法,人類最終的途徑要么向上,要么向下,向上指的是離開地球進(jìn)入星空,去探索無邊無際的宇宙,向下指的是進(jìn)入地球內(nèi)部發(fā)掘地球本身的資源。
我們需要敬畏大自然,單靠我們?nèi)说牧α渴歉緹o法去改變自然規(guī)則的,地球表面的海洋水吸入地球內(nèi)部是規(guī)則中的一環(huán)。我們需要了解它背后的科學(xué)與原因,但是不應(yīng)該人為地強(qiáng)制去改變這種自然現(xiàn)象,因?yàn)檫@現(xiàn)象的產(chǎn)生有利有弊,人為地改變之后可能會(huì)帶來更多的隱患。
吸水現(xiàn)象其實(shí)也類似于地震,地震每年都會(huì)在全球各地發(fā)生,但是人類現(xiàn)在對(duì)地震能做的也僅僅是預(yù)測(cè)和防護(hù),我們對(duì)于這種自然災(zāi)難級(jí)別的事件還沒有更好的措施,以后會(huì)有更多更好的發(fā)明,為人類社會(huì)創(chuàng)造更多的價(jià)值。
地心是未知的,我們可能會(huì)對(duì)地球內(nèi)部的未知充滿恐懼。設(shè)想一下地面下深數(shù)千萬(wàn)里的地底世界,這對(duì)人類是一個(gè)非常巨大的考驗(yàn),我們還需要突破許多技術(shù)難關(guān)。就算可以進(jìn)入地下核心,那我們有足夠的能量可以出來嗎?可以用地球內(nèi)部的能量進(jìn)行燃料補(bǔ)充嗎?
地幔非常堅(jiān)硬,現(xiàn)在還沒有辦法造出鉆破這層物質(zhì)的機(jī)器,如果我們能夠像《地心歷險(xiǎn)記》里面一樣發(fā)明出那種鉆地機(jī),我們未來便有可能開發(fā)到更多的資源。
隨著科技的不斷發(fā)展,人類的許多奇思妙想會(huì)更有可行性,我們需要堅(jiān)信未來會(huì)更加光明。我們也許有一天可以坐著鉆地的機(jī)器前往地心里面去探險(xiǎn)與旅游,這都是有可能的。想法是無限的,我們需要繼續(xù)腳踏實(shí)地將這些想法付諸實(shí)踐。
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