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西交院图书馆科普智慧——地幔、月牙泉

时间:2023-03-10 浏览量:970

地心温度为什么如此之高?

 

如果我们可以像切水果一样把地球一分为二,我们就可以看见地球的内部是分圈层的。地壳是地球的最外层,类似水果的外皮。地壳的平均厚度约为17千米,庭院里、公园里的地面是地壳的最外层。如果从地面的土壤幵始向下挖,最终会碰到岩石圈。

陆地上,地壳的主要成分是花岗岩。在像美国科罗拉多大峡谷这样的地方,流水的冲刷已经把一部分地壳侵蚀掉,这里的花岗岩已经暴露在外了。而在海洋下面,地壳就薄了很多,从海底开始,地壳层向下延伸大约4.8千米,主要成分是另一种岩石——玄武岩。

在地壳下面是深厚的地幔层,它的厚度约为2865千米。目前科学家也并不十分了解藏在地下深处的地幔层,只知道地幔的最外层可能主要是由一种叫作橄榄岩的岩石组成的。科学家认为,地幔中至少有一部分是柔软的,因为在靠近地心一侧与地幔层相接的是液体溶岩。

最后,地幔下面是地球的中心,也就是地核。从地核最外层到地球最中心大约有3480千米的厚度。看起来,这里由于远离太阳这个热源,似乎应该比南、北极地区更加寒冷。可是事实刚好相反,地心附近温度极高,平均约为4000摄氏度以上,如此高的温度使地核的外层呈现液态,主要是熔融状态的金属。

想象一个仓库,里面装满了熔化了的平底煎锅,这就与地心处的景象差不多了:混合了氧和硫的液态金属四处流淌。随着地球的自转,这个地下海洋也形成了自己的洋流。

地核的密度非常大。因为星球的大部分重量都压在地核上,所以这里的物质被紧紧地挤压在一起。

 

科学家们认为,巨大的压力使地球的内核成为一个固态铁核(也含有少量氧和硫)。即使温度很高,但是巨大的压强使所有的铁分子都紧紧地压在一起,宏观上维持着固体的状态。地球中央的固态金属球大约是月球体积的3/4,被包裹在液态金属的海洋中,成为了星球中的星球。

地球深处的热量是哪来的呢?大部分热量是46亿年前地球形成时产生的——体积较小的物体撞在一起形成地球就会放出热量。但有些地质学家却认为大部分热量来自于地球深处的天然的放射能。地球内部的放射性元素会释放粒子,比如电子,这些粒子与岩石层中的原子碰撞,将部分能量传递给岩石中的原子,岩石的温度就升高了。

地球形成初期,这些放射性元素使地球内部的岩石变得非常热,而岩石很容易保存热量(可以想想夏天太阳下的石头有多烫),所以这些热量就被保留在地球内部了。几百年之后,地球内部的高温已经足以熔化岩石中的金属物质。后来,重金属又从较轻的金属中分离出来,沉入地心,形成了地核。

月牙泉为何不会干涸呢?

 

月牙泉名为,实际上它是一个袖珍湖,但是这个湖的形状像一弯月牙,因此被命名为月牙泉。月牙泉不但美景如画,还盛产三宝:一是泉水中出产的铁脊鱼,这种鱼能治疑难杂症;二是泉底有一种可催生壮阳的草叫七星草;三是湖岸有如同彩虹一般美丽灿烂的五色沙砾。

据《元和郡县志》当中记载:在鸣沙山旁有一泓泉水,名字叫沙井。这口泉从古到今,无论风沙多大,都有甘美的泉水。沙漠中光照强烈,气候干旱,蒸发量大,其他湖泊的泉眼有的会干涸,有的会被风沙填没,只有月牙泉永远填不没,永远不干涸。为什么会如此呢?这就需要了解月牙泉的成因。

传说中国汉朝时期,有个名为李广利的将军曾征伐大宛,之后,在退兵返回的路上,大军曾经在这个地方驻扎过。当时,因为在沙漠中行军,士兵们都十分渴,军心动摇。在这种危急的情形 下,李将军急中生智,引力刺山,有泉涌出。这就是月牙泉的由来。民间传说认为它是天赐的神泉,这才在沙漠中永不干涸。

但这只是传说,不足为信。科学家对月牙泉进行了深人的考察研究,发现古时的月牙泉并不是单独的一个小湖,而是党河的一部分。美丽的党河在这个地方 打了个弯,这就是月牙泉的前身。后来,党河河水不再从这里经过 了,但这个美丽的河湾却留了下来,永远地站在了鸣沙山边,成为 一个独立的小湖。

那么为什么它可以在烈日的蒸烤、干旱的逼迫下一直保持清亮永不干涸呢?原来,月牙泉在地形上与三危山大断层的走向是一致的,都是东北走向,这样,孕育了月牙泉的党河地下水就可以继续滋润月牙泉,月牙泉有大量地下水供应,自然就不会干涸了。月牙泉的周围环境也很奇特,它的南面有金字塔形的沙丘将风沙挡在了外面,这样,沙漠中的狂风只能吹动两面山坡和沙丘背部的沙粒,这些小变动是不会引起大面积沙丘转移的,月牙泉也不会受到风沙的威胁。

因而,月牙泉不会被大量沙粒所填满,也不会因沙丘转移而像罗布泊一样不断改变泉水的位置。正是这些诸多的有利因素,才使得沙漠中的月牙泉永不干涸。

 

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来源:悦听有声数字图书馆