【走进地球内部】系列科普2——科普文章选登：地球有颗“火热的心”
科学家们通过钻探12公里的最深超深井，并利用人造地震波的地球物理检测与解释等手段了解到地球内部是分层的，从地表向下，大致可以分为三层：地壳、地幔和地核。这样，整个地球的三大圈层，有点像蛋壳、蛋白和蛋黄。只是这只“大鸡蛋”煮得还不太熟，蛋黄还有一部分是液体状态。大量的矿产资源，包括石油、天然气和煤，都储存在地壳中。
地球的半径足有6300千米。我们所触摸到的地球，实际就像我们吃苹果时用刀子划开的果皮，仅限于薄薄的一层，连敲开“鸡蛋壳”都没能做到。再往下是什么，地球内部乃至中心究竟为何物，这是千百年来始终令人类困惑不解且一直努力探索的一个谜。
自古以来，人类就对地下喷发出的炙热岩浆和高温火山灰感到恐惧，同时也认识到，地下深处一定是极端的高温条件！近代的研究认识到，火山灰和岩浆来自地下并不是很深的地方，至多不过几百千米。那么，更深的地下是什么呢？
19世纪中期到20世纪初期，对地震波的研究，为人们探索地球内部的奥秘提供了一个好帮手。第一个利用地震仪探索地球内部奥秘的是南斯拉夫的地震学家莫霍洛维奇。1909年10月8日，南斯拉夫的萨格勒发生了一次强烈地震，莫霍洛维奇在研究这次地震的各项数据时，发现地震波传播的速度在地表下面33千米处存在一个不连续的跳跃，说明在这一深度上下物质密度相差很大。后来，科学家们证实这个球面就是地壳和地幔的分界面，并以莫霍洛维奇的名字来命名，称为“莫霍洛维奇面”，简称“莫霍面”。
1914年，德国科学家古登堡发现了地幔与地核的分界面，即“古登堡面”。从古登堡面到地球中心，称之为地核。地核的质量占整个地球质量的31.5%，体积占整个地球体积的16.2%。根据地震波的变化情况，发现地核也有外核、内核之别。内、外核的分界面，大约在地下5155千米处。因为地震波的横波不能穿过外核，所以一般推测外核是由铁、镍、硅等物质构成的熔融态或近于液态的物质组成。液态外核会缓慢流动，故有人推测地球磁场的形成可能与它有关。由于纵波在内核存在，所以内核可能是固态的。关于内核的物质构成，学术界有不少争议，许多人认为主要是由铁和镍组成。但究竟是何物，这一切都还有待进一步探索、证明。此外，内外核也不是截然分开的。有的学者认为，在内外核之间，还存在一个不大不小的“过渡层”，深度在地下4980～5120千米。
地核的密度很大，即使最坚硬的金刚石，在这里也会被压成黄油那样软。地核的温度可达4000～6000°C。科学家们根据温度随深度增加的速度来计算，地心的温度竟达100000°C左右。在这样高的温度下，即使地心具有极高的压力，任何物质也都会变为气体状态，也有人认为，地核物质是呈黄油一般柔软且易流动的状态。
地核内部这些特殊情况，即使在实验室里也很难模拟，所以人们对它了解很少。但有一点科学家是深信不疑的：地球内部是一个极不平静的世界，地球内部的各种物质始终处于不停息地运动之中。有的科学家认为，地球内部各层次的物质不仅有水平方向的局部流动，而且还有上下之间的对流运动，只不过这种对流的速度很小，每年仅移动1厘米左右。有的科学家还推测，地核内部物质可能受到太阳和月亮的引力而发生有节奏的震动。
假如地核真的比原来想象的还软的话，那么，以往种种关于地核的理论问题也需要重新核实。但仍有科学家坚持不同的观点，认为地核可能在45亿年前，在地球尚未充分形成时就已诞生了，后来在一系列巨型流星的撞击下，使襁褓中的地球温度增高，大部分铁质融化而渗入地心，形成液化的金属海洋，冷却后即成为固态铁质的地核。近年来又有人提出地球有个“黄金核”的说法，根据持有此观点的人测算，以铁、镍为主要成分的地核（其半径为3473千米）中，黄金的平均含量是地壳平均含量的600多倍，地核中的黄金总量竟多达500亿千克。
然而，并非所有学者都同意上述观点，先后有人提出了“金属氢地核说”“铁硫地核说”“铁硅地核说”“铁氧地核说”“放射性铀矿地核说”等等。当然，所有这些学说都是人类用智慧对地球内部情形的间接“窥视”与想象，人们无法直接用肉眼去证实这些说法，尽管地球中心为何物仍是一个谜，但是可以肯定，地心内部的热能是非常巨大的，我们现在所能观测到的地下“热能”都源自地球那颗“火热的心”。
来源：达瑞 地球有颗“火热的心”[J].石油知识,2021(02):16-17.
校对：张敬权
