熔融

熔融 为什么地球的核心是熔融？核心会冷却吗？

地球的核心分为内核和外核，内核是实心的金属，而外核是熔融的高温液态金属。

事实上，地球的核心会随着时间的推移而冷却下来，最终它会完全凝固。

由于地球的磁场（保护大气和生物圈免受有害辐射）是由核心中的熔融铁产生的，因此核心的凝固看起来是一个很不详的预兆。

2003年科幻电影《核心》的粉丝们会知道我在说什么。

幸运的是，读者不必担心：让我们看看原因。

首先，让我们确定事实。

下图显示了整个地球的内部结构。

目前，地球核心有固体和液体成分，分别组成内核和外核（以红色和金黄色显示）。

当地球形成时，由于引力能量的释放，它本来会完全熔融；在这个时候，地球发生了化学分化，这意味着重元素（特别是铁）大多沉入中心，形成核心，而相对轻的元素留在地壳和地壳中。

地球形成和分化释放的能量通常被称为原始热。

事实证明，如果原始热量是地球必须处理的所有工作，核心早就已经完全凝固，这与观测不一致。

正如问题所暗示的，其他东西必须提供额外的热量来减缓核心的凝固；这种替代热源，就来自于放射性重元素。

正如我们之前指出的，重元素大多最终出现在地球核心。

因此，人们可能会认为，地核包含地球上大部分放射性物质。

然而，事实证明，地球上最重要的放射性物种——铀-235和铀-238、钚-232和钾-40——是亲石元素或"喜欢岩石"的。

这些亲石元素很容易与氧气形成化学键，这有助于它们留在地壳和地壳中，而其他元素则沉入核心。

当它们衰变时，放射性原子释放的能量作为放射性热在地壳中释放。

就像电热毯在寒冷的冬天的夜晚让你保持温暖一样，放射性热却使地球核心保持热和熔融的时间比原始热长得多。

具体来说，地核心冷却和凝固的时间尺度与提供放射性热元素的半衰期有关，放射性热能维持在7亿至140亿年之间。

地球目前约有45.7亿年的历史，因此还剩下大量的"燃料"来维持部分熔融的核心。

顺便说一下，不要担心地球内部的放射性——它对你、你的亲人或你的猫来说毫无危险。

总之，地球核心的冷却非常非常缓慢；其中一些已经凝固，但其余需要数十亿年才能凝固。

地球核心的热量主要来有两个来源：第一是地球形成之初的材料碰撞以及现在内部岩浆的摩擦所产生的热量；第二是放射性元素的衰变。

摩擦所产生的热量会消耗地球本身自转的动能，然后地球就会越转越慢，然后依靠自转来产生的热量就会越少，这个几乎是必然的。

那么元素的衰变呢？产生热量的放射性物质中最重要的是铀238。

这种同位素的半寿命为45亿年，正好与目前的地球年龄相同，也就是说，目前地球内部的铀238的量已经消失了一半。

除了铀238第二种能给地球内部带来热量的就是钾40了，但它的半衰期仅有12.5亿年，而如今地球内部所剩余的钾40仅有当初的8%左右了。

所以，地球的核心其实已经在逐渐地冷却下来了，只是这个逐渐的过程，那根本不是我们这些弱小的物种能以自己的生命尺度来感受出来的。

在不久的将来，可以扭转这一过程的唯一方法就是等待一场相当大规模行星相撞才可以将地球内部的岩浆给重新加速的晃动起来，而这行星碰撞需要强到什么样的程度呢？答案可能是需要像火星那么大的行星碰撞才可以起到作用，因为像其他比如谷神星或灶神星那样的尺度还是太小了，除了给地球表面加加热外，跟顺便毁掉地球上的所有物种外，它们什么都做不了。

当然啦，等50亿年后的红太阳吞没地球，并还使得地球被纳入太阳大气层之内，最终，整个地球也同样可以重新变热。