地球,是浩瀚星河里一顆渺小的行星,它很普通卻很特別。
地球很普通,在太陽系里,包含地球在內的八大行星圍繞著太陽公轉,地球是太陽的第三顆行星。在自轉的同時,地球也會公轉,從而地球上有了一年四季、晝夜的更迭。地球的質量約為6×10^24千克,半徑約為6371千米,地球的密度在八大行星中最高。
地球很特別,地球是目前人類觀測到的唯一存在生命的星球,至今在其他星球上,人類還沒有發(fā)現(xiàn)任何生命活動的跡象。地球是人類和其他生物生活的共同家園,人類文明在地球上不斷的傳承和發(fā)展。
地球的形成,是一個極其漫長的過程。目前地球的年齡大約是45.4億年,地球最初誕生于太陽原始星云。在漫長歲月里,地球經(jīng)歷了海洋的形成,在海洋中逐漸進化出了簡單生命,通過不斷的演化,出現(xiàn)了復雜生命,最終誕生了人類。
地球的外圍是大氣層,我們生活在地球的表面。那么,地球的內部又是怎樣的呢?
地球的內部分為三個部分,地殼、地幔和地核。地殼的組成元素主要是含硅的礦物,由于地殼位置的不同,其厚度也會有所區(qū)別,范圍為5到70公里。地殼的內部是地幔,地幔又分為上地幔和下地幔,由粘稠的固態(tài)物質所組成,厚度將近2900公里。
地球的最深處是十分熾熱的,地幔的下面就是地核,厚度可達3400公里。地核的溫度非常高,可超過5000攝氏度度,那里主要由鐵和鎳組成。截止目前為止,人類對地球內部的探測還是極其有限的,因為我們最深只挖到了12公里的地下,距離地心還十分遙遠。
那么,地核內部究竟是怎樣的呢?
科學家通過元素周期表中的第74號元素鎢(W)發(fā)現(xiàn)了線索,這可以讓我們窺視到地球最深處。先前的研究表明,地核的組成元素是主要是鐵,而鐵和鎢是可以共生的,因為鎢其實是一種親鐵元素。因此,在地球的最深處,也存在著鎢元素。
在元素周期表中,還有另外一種比較特別的元素——第72號元素鉿(Hf)。這種元素是一種親石元素,廣泛分布在富含玄武巖的地幔中。
鉿在自然界中存在7種同位素,其中鉿-182的半衰期將近900萬年,它可以衰變?yōu)殒u-182。鎢在自然界中總共有5種同位素,其中包括鎢-180、鎢-182、鎢-183、鎢-184和鎢-186。因此,通過分析鉿和鎢的元素豐度,可以深入了解地球的內部。
正常而言,由于鉿-182的不斷衰變,地幔中的鎢-182豐度會高于地核。但研究表明,在地球長期的演變和發(fā)展中,地幔里的鎢-182與鎢-184比例出現(xiàn)了明顯的改變,這個比例在古老巖石中更高,在最近形成的巖石中較低。
因此,地幔中的鎢其實是由地核長期泄漏到地幔所造成的結果。
那么,地核中的鎢在什么時候遷移到地幔中?為什么地核會出現(xiàn)這種泄漏現(xiàn)象?
地球已經(jīng)存在了非常漫長的時間,估計可達45億年。通過對地球上最古老的地幔巖石進行分析,科學家發(fā)現(xiàn)其中鎢的同位素豐度在地球最初的20億年里基本上沒有明顯的變化。至于為什么地核和地幔會在25億年前開始交換物質,目前科學家也不知道確切原因,推測可能與大氧化事件有關。
在25億年前,藍藻大規(guī)模繁殖,由此引發(fā)大氧化事件。地球大氣中開始充滿氧氣,這也會讓地表物質包含氧元素。地幔中存在大規(guī)模的熱對流,產生地幔熱柱,導致地表含氧物質進入地幔深處。氧元素逐漸和鎢產生了反應,致使地核中的鎢不斷滲漏到地幔中。
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