在搞清楚了地球的內部結構之後,下一步就是估算地球核心的溫度了,怎麼做呢?科學家關注的一個重點區域就是地球內核和外核的分介面,我們可以將其稱為「內核邊界」。
我們知道,在標準大氣壓下,如果我們將冰放進水裡,那麼當冰和水達到穩定共存的狀態時,其溫度就一直是0℃,這是因為冰的熔點和水的凝固點都是0℃,如果「冰水混合物」的溫度高了,冰就會化成水,反之則水會結成冰,只有在溫度在0℃時,冰和水才能穩定共存。
同樣的道理,在「內核邊界」中,固態物質和液態物質也是處于穩定共存的狀態,這種情況就像「冰水混合物」一樣,其溫度也是固定,所以「內核邊界」的溫度就是一個非常好的參考點,在此基礎上,只需要再利用一些地球物理與熱力學參數,科學家就可以估算出地核的溫度曲線,進而知道地球核心的溫度。
根據地球的質量分佈,科學家計算出了「內核邊界」的壓強大約為329GPa,所以一個可行的方法就是,通過實驗測量出與地核成分相同的物質在329GPa的壓強下的熔融溫度,而這個溫度其實就可以認為是「內核邊界」的溫度。
這說起來容易,做起來可就難了,要知道329GPa的壓強,相當于標準大氣壓的300多萬倍,如此巨大的壓強可不是隨隨便便就可以製造出來的。
簡單來講,科學家精心設計兩種實驗方法,可以巧妙地達到極高的壓強,一種被稱為「動高壓實驗」,即通過爆炸釋放出的衝擊波得到瞬間的高壓,另一種則是「靜高壓實驗」,即讓兩塊非常尖的金剛石的尖端互相接觸,再對其施加壓力,進而在接觸處產生極高的壓強。
由于上述兩種實驗方法都存在著一定的不確定度,因此在過去的很長一段時間裡,科學家都很難精確地測量出「內核邊界」的溫度,直到進入21世紀之後,科學家才利用先進的測量技術得到了較為準確的結果,即「內核邊界」的溫度為6230K左右,也就是5956.85℃左右。
科學家據此估算出,地核外側的溫度約為4000℃,而地核最中心的溫度可以達到6800℃,考慮到地球內部的實際情況可能會與估算值存在一定的差異,因此一般的說法就是:地球核心的溫度超過了6000℃。
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