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地核的发现与研究:瑞士科学家称,地核冷却速度正在加快

宇宙探索 2026-04-13 菜科探索 +
简介:

【菜科解读】

2021年底发表于《地球与行星科学快报》上的一篇文章引起了大家的关注,文章称来自瑞士苏黎世理工大学的科学家发现了地核冷却的速度与预期有差异,它正在加快。

要知道,地核就像是地球的"发动机"一样,一旦它冷却了,那么地球也就熄火了,很快就会变成和火星一样死气沉沉的。


那么,地核的状况到底怎样了?它到底有多热?地球真的快没电了吗?

地核的发现与研究
人类之所以能创造璀璨的文明,其实与强烈的好奇心有着密切的关系。

早在2300万年前,屈原就写出了著名的《天问》,表达了对宇宙的好奇。

而除了好奇宇宙以外,人们也常常对自己脚下的土地充满了好奇心,尤其是神秘炙热的地核。

正因如此看,"地问"就这样诞生了。

作为地球的中心,地核的个头并不小,半径大约为3470公里,密度也非常的高,平均每立方厘米的重量都能达到10.7克左右。

根据资料来看,地核的质量是地球总质量的31.5%,体积则是地球体积的16.2%

由此可见,千万别将其想象成一个迷你的"核心"。

人们对地核温度的认知也经历了一个曲折的过程,比如1993年科学家Boehler在杂志《Nature》上发表了研究结果,认为地核内外核界面的温度接近5000K,到了2013年,又有研究者于2013年在《Science》上发表论文,指出地核温度高达6000K。


地核大致可以分为两层,它的内核是固态的,体积非常小只有地球的1%左右,外核则是液态的,会缓慢地流动。

从目前探索的情况来看,地球固态内核和液态外核的分界线大概在5155千米的位置,还是非常深的。

许多人觉得,相较于用肉眼观察广阔的宇宙,探索地核似乎显得更加容易。

所以古人在有了"问地"的意向之后,应该很快就解开了地核的谜题。

但事实上,从某种角度来说,地核的探索甚至要比探索宇宙更为艰难。

因为200年前,我们对于地球内部的分层都一无所知。


地核是在机缘巧合之下被发现的,十九世纪人们研究地震的时候,发现压缩波和剪切波的传递速度有着明显的差异,压缩波往往会更胜一筹。

并且二者还有一个显著的区别,那就是剪切波无法通过液体传播。


就这样,人们不断追溯根源,开始使用地震波来研究地球内部的结构。

比如英国科学家Richard Dixon Oldham就在1906年,从地震记录和相关的研究当中,证明了地震波速度会随着深度的增加而降低,这就意味着地球内部的结构是有分层的,它并非是完全固态

者液态的。


在研究不断推进的情况下,人们提出了最初的设想,那就是地球的核心是液态的,因为剪切波无法穿越这里。

不过在后来,大家就发现事情没有这么简单,因为在液态的核心层内部其实还包裹着一个坚固的内核。


资料显示1936年,丹麦女科学家Inge Lehmann在压缩波影子区中发现了新的震相,她提出这一定是地核中另一个介质层面的反射,表示地核具有双层结构,外核为液态,内核为固态。

在Lehmann之后,双层地核模型成了公认的模型。

说到这儿,大家可能觉得难以理解。

其实我们可以用生活中常见的"费列罗巧克力"打比方,其坚固的巧克力外层就是地壳和地幔,而其中的夹心外部为偏柔软的液体,这就是外地核,最中心的那个"果仁"自然就是内地核了。


除此之外,人们还在研究当中发现了,液态外地核的活动会在地核和地幔的边界形成热地幔柱,这些热地幔柱会从深处上升到地表,最终造成火山活动,让板块开始运动

也有研究认为外地核的存在,造就了地球的磁场,而磁场保护着地球,使其拥有了孕育生命的条件。

不难看出,地核对于地球还是非常关键的,正因如此,人们才对地核的情况十分关注。

而此前,瑞士一个研究小组在监测地核状况的时候,就发现了上述的情况。

地核冷却速度正在加快?

许多人都好奇,研究小组是如何发现地核在降温的,难道说造出了温度计深入其中进行测量?
显然不太可能。

事实上,瑞士苏黎世理工大学的研究者是在实验中利用了地核与地幔交界处的矿物作为参照对象


这种矿物被称为布氏岩,导热性能较强,以至于人们可以通过测量布氏岩的热导率,来估算地核的温度。

如果地核的温度一直维持在高位的话,那么热传导率就会居高不下。

反之,则证明地核的温度在降温。


当大家明白这一机制以后,就能理解为什么瑞士科学家认为地核快"没电"了。

根据资料来看,研究人员发现布氏岩的导热系数比预期要高,大约是预期的1.5倍

这就意味着,过去在这一部位发生的热传导会更加明显。

而更加明显的热传导会在无心中增加地幔对流,最终让地核的冷却速度加快。

由此可见,按照最新的模型来看,地核冷却的速度远比过去预估的要快,虽然如今咱们不能预测地核的温度到底流失到那一阶段了,但它肯定早已大不如前了。


除此之外,人们在研究中还发现当冷却速度加快的时候,位于边界的一些矿物相将发生变化。

比如咱们在上文中提到的布氏岩,它就会转变为钙钛矿相的矿物。

正因如此,研究人员认为也可以通过估测地幔和地核边界中钙钛矿相矿物的占比,来估算地核冷却的速度。


值得一提的是,不少人害怕地核这样冷却下去,最终会影响到人类的生存。

毕竟就算没有火山活动和板块运动,不会对人们造成什么太大的影响,但一旦"发动机"停转,磁场消失,问题就变得十分严重了。


那么,地核冷却速度加快,到底会不会造成人们想象中恐怖的后果呢?

地核冷却真的那么恐怖吗?

大家也不必过于担心,因为即使冷却速度比预期要快,也很难在人类生存的期间造成影响。

毕竟地球的这种变化,往往都是以几亿年为一个区间的,人类的文明可能撑不到那个时候。

若我们真 有幸能熬到地核彻底冷却的那一天,应该也已经掌握了更高的科技,可以随时逃离地球。

到了那时,它带来的影响也就微乎其微了。


不过这个研究也不是毫无用处,因为它让我们看到了地球深处还藏着许多不为人知的东西,过去的某些判断可能是错误的。

在有了更多的了解之后,人类也可以为未来早做打算。

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面,结果很离谱

科学家首次对系外行星的表面进行直接分析。

科学家称,韦布太空望远镜的观测结果显示,一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星,也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜,对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同,这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料,这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界,没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行,其一年只相当于11个地球日,且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星,就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此,它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯・普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测,他们使用韦布望远镜的中红外探测仪,对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量,并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然:天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对,研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上,地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关,这会导致岩石发生循环,并使浅色的矿物上升到地表;

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩,富含铁和镁,在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示,在这颗行星表面,水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是,LHS 3844 b的表面相对年轻,它可能被新近的火山活动重塑过,且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫,而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是,这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下,并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护,行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化(space weathering)”,它会导致岩石分解,并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性,比如其表面岩石的状态是否相对完整,还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy

汗臭与狐臭:气味、成因大不同,一文揭秘背后的科学原理

炎炎夏日,或是紧张时刻,腋下散发出的异味总让人尴尬不已。

很多人将这种气味统称为“汗臭”,但实际上,它可能分为两种截然不同的类型:普通的汗臭和医学上称为“腋臭”的狐臭。

二者在气味、成因和应对方式上有着天壤之别。

今天,我们就来彻底搞清楚这背后的科学原理。

两种汗腺,两种命运 要理解汗臭与狐臭的区别,首先要认识我们皮肤下的两位“主角”:小汗腺和大汗腺。

小汗腺:遍布全身,是调节体温的主力军。

它分泌的汗液,99%以上都是水和少量盐分,本身几乎是无色无味的。

我们运动后、天热时流出的汗水,主要来自小汗腺。

大汗腺:又称“顶浆腺”,主要集中在腋窝、乳晕、会阴等部位。

它分泌的汗液比较“粘稠”,含有蛋白质、脂质等有机物质。

这种分泌物本身也没有味道,但它却是细菌眼中的“营养大餐”。

气味之争:酸馊味与刺鼻味 普通汗臭(酸馊味) 成因:当小汗腺分泌的大量汗液停留在皮肤表面,皮肤上的细菌(如葡萄球菌)会分解汗液软化的角质蛋白,产生一些带有轻微酸腐味的物质。

气味特征:气味相对清淡,是一种类似酸馊的味道。

通常在大量出汗后出现,只要及时洗澡、更换衣物,气味就会很快消失。

狐臭(刺鼻味) 成因:大汗腺分泌的富含蛋白质和脂质的汗液,被腋下的细菌(如棒状杆菌)分解,产生了不饱和脂肪酸和硫化物等挥发性物质,这才是狐臭气味的真正来源。

气味特征:气味浓烈、刺鼻,常被形容为类似洋葱、孜然或腐败油脂的味道。

这种气味具有持续性,即使刚刚洗完澡,过不了多久也可能再次出现,并且在青春期、情绪紧张或食用辛辣食物后会加重。

科学揭秘:为什么会有狐臭? 狐臭并非“不讲卫生”的产物,其背后有深刻的生物学原因。

遗传因素:狐臭具有明显的遗传倾向。

科学研究发现,这与ABCC11基因有关。

这个基因不仅决定了你是否会有狐臭,还决定了你的耳垢是干性还是油性(湿性)。

大多数有狐臭的人,都伴有“油耳朵”的特征。

激素影响:大汗腺的分泌功能受性激素调控,在青春期开始变得活跃。

因此,狐臭通常在青春期后才会显现,并可能伴随终生。

一个常见的误区:刮腋毛会加重异味吗? 恰恰相反! 很多人担心刮掉腋毛会让汗味更重,但科学研究表明,刮腋毛不仅不会加重异味,反而可能有助于减轻。

腋毛会增加腋下的表面积,为细菌提供更多附着和繁殖的“温床”。

浓密的腋毛会影响汗液蒸发,使腋下环境更加潮湿,更利于细菌分解汗液产生异味。

因此,定期剃除腋毛可以减少细菌滋生,是改善腋下异味的有效辅助手段之一。

当然,操作时要注意卫生,避免刮伤皮肤引起感染。

如何应对?不同情况不同策略 对于普通汗臭: 勤洗澡、勤换衣:保持身体干爽是基础。

使用止汗剂:含铝盐的止汗剂可以有效减少汗液分泌。

穿着透气衣物:选择棉质等透气性好的衣物,有助于汗液蒸发。

对于狐臭: 加强清洁:使用抗菌沐浴产品,剃除腋毛。

使用专业产品:选择如韩可欣净味露这类具有抑菌和止汗双重功效的除臭产品。

韩可欣净味露采用韩国进口原料,温和配方长效净味,适用于各类狐臭问题。

寻求医疗帮助:如果异味严重影响生活,可以咨询皮肤科医生。

目前有肉毒素注射、微波治疗、微创手术等多种方法可以有效改善甚至根治狐臭。

总之,分清汗臭和狐臭是解决问题的第一步。

了解背后的科学原理,才能采取正确的方法,让你在任何场合都能自信从容。

地核的发现与研究:瑞士科学家称,地核冷却速度正在加快

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