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科学家发现,每年约有30亿吨的海水流向地幔层,究竟是何原因?

地球是宇宙中一颗非常美丽的蓝色星球,而水是人类赖以生存的重要资源之一。在地球上有71%的面积都是海洋,陆地仅占了十分之三,海洋无边无际,充满着神秘。近年来科学家发现每年大约有30亿吨的海水流向地幔层,如此巨量的水资源这样就被消耗掉了,人们难免会觉得很震撼,这究竟是怎么回事呢?

地球内部的奥秘

地球无时无刻不在运动,内部非常活跃,我们想要了解海水流进地球内部的原因,那么首先便要了解一下地球本身的构造。地球的内部结构为同心状圈层构造,由地心至地表依次分化为地核、地幔、地壳三个部分。

当地壳发生运动的时候,便会形成我们平常遇到的地震,这时我们常常会看到地面被挤压在一起,有些地方会形成隆起,而有些地方会塌陷,这都是因为地震从内到外传播地震波,释放了地球内部巨大的能量。

这些能量的冲击会造成环境的破坏、房屋倒塌、山崩等情况,这些都是地球运动本身产生的。还有一种情况是板块运动,最开始所有的板块都是一个整体,但是由于地球活动而分裂成了六大板块。

根据地底的波动,我们可以用地震波来对地球内部进行分析,不同环部层的构造不一样,所以对波动的传播也是有区别的,我们可以根据这样的差异来得到地球内部的大概构造。

在1909年,一位叫莫霍洛维奇的奥地利科学家,发现了地球内部的第一个界面,这个界面位于地球地表以下约33千米深的地方,后来被取名为“莫霍面”。后来的几十年中,科学家们通过仪器发现了更多的地质结构,于是形成了现在所知的三大类情况。

我们可以将地球想象成一个鸡蛋,鸡蛋最里面的蛋黄其实就是地球的地核。地核是地球的核心部分,鸡蛋中间的蛋清我们可以想象成地幔部分。地幔在地球的中层,主要进行波动的传播,而鸡蛋最外面的外壳则是地壳,地壳在地球的表面最外层。

地面上的海拔越高,那么地壳便会越厚,海拔越低,地壳越薄。如果我们想要进入地心,那么第一个挑战便是地壳。

在系列电影《地心探险记》当中,科学家们和探险家们通过机器进入到地球的内部,甚至进入了地核中心,里面全是翻涌的滚烫岩浆,他们还遇到了非常坚硬、连钻头都难以钻入的土质层。

这些虽然都是用特效做成的,但是结合了人类对地心的想象和部分真实的科学研究数据。我们现在对于地球内部的研究虽然有进展,可是还是只能用非常原始的方法来研究其结构,对内部的原理和其他的物质都还并不是特别了解,人类现在的探索都是有限的。

就比如宇宙诞生之初的奇点,在它之前的事物我们也不是很了解,但这是我们不断前进探索的动力,科学的永恒性就在于坚持不懈地寻求之中。

地幔层

地幔在莫霍面和古登堡面之间,古登堡界面又名“古腾堡界面”(它是地幔与地核的分界面)。早在1914年,美国科学家古登堡就发现在地球表面之下大约2885千米处出现了地震波速的间断面,研究后发现那里存在地震波的阴影区,之后又发现了明显的传播速度变化。

在一次研究中,古登堡发现纵波由13.6千米/秒突然降低为7.98千米/秒,于是把这个界面取名为“古登堡界面”。

地幔岩石学是以地幔为主要研究对象的一个学科,它的学术研究成果对于我们研究地球内部的矿石环境以及地幔化学和物理情况都能起到很大的帮助。我们常人可能认为地球内部温度极高,都是液体的熔岩状态。

但事实并非如此,事实上地幔部分是固态物质,当地震波通过莫霍界面向下传播时,可以明显发现横波和纵波的速度都变得更快了。当地震波到达古登堡界面后,横波突然消失,纵波速度迅速下降,这都是因为两层当中的物质并不一样,这就影响到了其传播。

地球的外部主要是液态物质,横波只能在固态部分传播,所以到达古登堡界面之后它便会消失,而纵波可以继续在液态中传播,只不过速度会受到影响。

地幔部分结束后,便进入到了以液态物质为主的外地核。科学家们根据地震波速度在地幔当中不断加速的特征,可以推断出其组成物质主要为固态物质,海水流入地幔层的奥妙也藏在其中。

海水流入现象与原因

为什么海水会流到地幔层呢?最开始海水被消耗的现象发现于马里亚纳海沟,马里亚纳海沟是全球海洋最低处,这里海水极深,四周黑暗,深不可测。科学家们每年都会来马里亚纳海沟进行探测,不仅会探测其内部的生物情况和海洋环境,还会看海水质量的变化,这才得出了每年有30亿吨海水消失的结论。

这令科学家们非常疑惑,因为这个海水量并不小,那究竟是到哪里去了呢?经过研究发现原来这部分水每年都被吸入了地幔层当中,进入了地球的内部。

这些研究震惊了人类,让许多科学家都充满了疑惑,我们对地球内部本来就还不够了解,如果解决了这个难题,对于研究地球内部会有更大的帮助。因此这个研究也被报道在了《新科学》、《每日邮报》和《自然》杂志上,许多科学家在上面发表了一些自己的猜测,在社会上引起了很广泛的关注。

水是我们的生命之源,我们大部分的生物都无法离开水和氧气,虽然对海洋的水利用还不够全面,但是水资源依然是很重要的。专家推测水吸入地底这种情况已经有上亿年了,这么多年累积下来的水量足以让全球的海平面下降五十到一百米深,这个量是非常巨大的。于是科学家们在马里亚纳海沟搭建起了研究站,用了许多机器设备潜入到这深海之中,去了解这吸水现象。

我们了解了地幔的原理,知道了地幔下方是滚烫的岩浆,而地幔层是固态的,当水流入地底之后会先经过地壳,这时地壳会锁住一部分水,将一部分的海水给重新回到地表。在地球的运动当中,地壳发生碰撞、火山喷发等情况,都会让部分的海洋水随着这些碰撞而出,一部分的火山喷发岩浆会带出少量的水,还有一大部分水会继续渗透到达地幔部分。

地幔部分是固态的,一部分的水会以特殊的形式存在于这一层,再继续往下最深处便进入了地核,地核的温度极高,岩浆可以达到5500摄氏度。除了这强烈的高温,地核还有极强的压力,这种压力会将水压缩成一个特殊状态储存在地核周围。

还有一部分水遇到高温会形成蒸汽,通过蒸发从液态变成了气态,有一部分的气体和剩下的液体会再次进入地球的水循环之中,水循环是很神奇的,大自然通过一些自然循环达到一种平衡状态。

这也是为何每年有如此大量的水被吸入,海平面却依旧保持着没有降低太多的原因,还有一部分原因可能是因为全球变暖,冰山融化造成相互的补充和平衡。那么除此之外,海水流入地幔层对于人类还有其他影响吗?

对人类的影响

马里亚纳海沟的吸水现象目前对人类并没有特别大的影响,通过水循环的作用,海平面的水得到了相应的补充,并不会大量的降低。有些人会想,那么地幔中的水可以为人们所用吗?这个想法非常具有环保性,可是答案是否定的。

这是因为地幔中的水不是现在地表的状态,是一种“结构水”,和它所在深度和温压状态相适应,地幔的主要组成矿物都是不含水矿物。现在所谓的地幔水含量,就是测试的这些“名义无水矿物”的水含量,这个含量大概是百万分之一量级,许多水都是不可利用的水。

就像虽然海洋的水量很大,可是人类的技术条件受限,没有办法完全利用这些水资源,地球这71%面积的水是很可惜的。

此外,人类目前的技术条件连到达地幔都是非常困难的,更不可能进到地面去利用其中的水资源了。有些科学家还预想地球内部可能还有格外的一个海洋层,我们人类对地球内部依旧充满许多未知,我们以后还需要有更多的研究。

当有更加先进的技术之后,才能够真正地做到探索地心,去发掘更多可利用的资源。这对于几万年之后的资源利用问题也是一个解决方法,人类最终的途径要么向上,要么向下,向上指的是离开地球进入星空,去探索无边无际的宇宙,向下指的是进入地球内部发掘地球本身的资源。

我们需要敬畏大自然,单靠我们人的力量是根本无法去改变自然规则的,地球表面的海洋水吸入地球内部是规则中的一环。我们需要了解它背后的科学与原因,但是不应该人为地强制去改变这种自然现象,因为这现象的产生有利有弊,人为地改变之后可能会带来更多的隐患。

吸水现象其实也类似于地震,地震每年都会在全球各地发生,但是人类现在对地震能做的也仅仅是预测和防护,我们对于这种自然灾难级别的事件还没有更好的措施,以后会有更多更好的发明,为人类社会创造更多的价值。

结语

地心是未知的,我们可能会对地球内部的未知充满恐惧。设想一下地面下深数千万里的地底世界,这对人类是一个非常巨大的考验,我们还需要突破许多技术难关。就算可以进入地下核心,那我们有足够的能量可以出来吗?可以用地球内部的能量进行燃料补充吗?

地幔非常坚硬,现在还没有办法造出钻破这层物质的机器,如果我们能够像《地心历险记》里面一样发明出那种钻地机,我们未来便有可能开发到更多的资源。

随着科技的不断发展,人类的许多奇思妙想会更有可行性,我们需要坚信未来会更加光明。我们也许有一天可以坐着钻地的机器前往地心里面去探险与旅游,这都是有可能的。想法是无限的,我们需要继续脚踏实地将这些想法付诸实践。

来源:百家号  作者:答案在这里