地球正在變暖已是不爭的事實。地球的這種大氣溫度變化令人們直接關(guān)注到溫室效應。眾所周知,溫室氣體是使得地球變暖的直接原因,而人類活動是產(chǎn)生溫室氣體的主要原因,所以,減少排放溫室氣體成為各個國家環(huán)境保護工作的重點。在人類約束自身工業(yè)化進程的同時,我們也不應當忽視地球內(nèi)熱這一因素。
我們都知道,地球的地質(zhì)構(gòu)成包括是由地殼、地幔和地核。地殼是地球最表面的構(gòu)造層,主要是由巖石組成,約占地球體積的0.8%。根據(jù)地殼的性質(zhì),地殼可分大陸地殼和大洋地殼。由于海洋占了地球表面的絕大部分,所以,大洋地殼是地殼的主要部分。構(gòu)成地殼的巖石是自然形成的礦物集合體,它構(gòu)成了地殼及其以下的固體部分。
在地殼之下是地幔。地幔是巨厚的硅酸鹽圈層,是地球最重要的組成部分,約占地球體積的82%,由于地幔太深,無法直接觀察,只能以間接的方法研究。研究方法包括地震波、重力和巖石的剛性和彈性反演,以及實驗巖石學研究。根據(jù)研究,可將地幔分成由淺至深的三個部分;上地幔、過渡層和下地幔。
地幔內(nèi)部有大規(guī)模的物質(zhì)對流。這一對流會驅(qū)動地殼的大陸板塊運動。那么,這種對流是怎么產(chǎn)生的呢?這就是因為地球的內(nèi)熱,這種熱量一般被認為是由于放射性同位素衰變引起的。地球內(nèi)熱的秘密就隱藏在地球深處,而在地球的最核心處,就是地核。地核位于地下2900千米以下。地球物理學的研究表明,地核可分為兩個部分:內(nèi)地核和外地核。關(guān)于地核,人們所知還非常有限。但是有一點是可以肯定的,那就是,地球內(nèi)部是一個高溫高壓的世界。
地球內(nèi)部聚集的能量有時候會釋放到外部。火山爆發(fā)就是地球釋放能量的一種方式?;鹕奖l(fā)的時候,會從地下噴涌出各種氣體和熾熱的巖漿。這些巖漿把熱量從地球內(nèi)部轉(zhuǎn)移到地球的表面。通過傳導和對流擴散等方式,地熱會向地球表面?zhèn)鬟f,在這種傳遞過程中,會出現(xiàn)礦物相轉(zhuǎn)變、地幔對流、巖漿噴發(fā)等地質(zhì)現(xiàn)象。那么,我們很容易想到,如果在某個地質(zhì)時期,有大體量的地熱從地下傳遞到地表,那么,地球是不是也會變熱呢?
火山、溫泉以及成礦熱流體都表明地熱是客觀存在的。全球的地熱分布非常不均勻,這與地球板塊構(gòu)造位置密切相關(guān)。不同地區(qū)、不同深度的溫度存在明顯差異。這種差異會造成地殼的不規(guī)則運動,當?shù)貧さ陌鍓K發(fā)生碰撞和擠壓的時候,地殼下面的巖漿就可能沖出地殼,造成火山爆發(fā)。由于地球內(nèi)部溫度很高,壓力很大,所以巖石在高溫下會變成通紅的熾熱液體。隨著溫度的提高,巖漿產(chǎn)生的物理和化學反應可以釋放出有毒氣體,好像水中的氣泡一樣上升到巖漿表面破裂。這就是人們看到的巖漿沸騰的樣子。
我們所能見到的火山只是大陸上的火山,還有更多的火山在海底。海底火山起初只是沿洋底裂谷溢出的熔巖流,以后逐漸向上增高。大部分海底火山噴發(fā)的巖漿在到達海面之前就被海水冷卻,不再活動了。所以,人們很難真正看到海底火山爆發(fā)的景象。頂多看到的是,海底的熔巖泉不斷冒出新的巖漿,冷卻而形成新的火成巖。熔融的巖漿在海底噴溢而出,形成海底火山。海底火山在噴發(fā)中不斷向上生長,會露出海面形成火山島。隨時間遷移,地幔對流將火山島緩緩地從大洋中脊向兩側(cè)推開,同時火山島的年齡從洋中脊向外逐漸變老。這一地質(zhì)過程就是海底擴張。
20世紀50年代,地球物理學家愛德華,布拉德(EdwardBullard)發(fā)明了一種熱流探針。這種探針可以下到海底,穿入海底層測量溫度梯度。這種探針測量的結(jié)果令人吃驚,通過太平洋海底地殼,由地球內(nèi)部釋放的熱流比預期值高10倍。而大洋中脊的熱流值更高,海溝處則比正常值低。這測量結(jié)果表明,熱流應是從大洋中脊上升,在海溝處下降。
最近一些年來,我們都知道厄爾尼諾現(xiàn)象,就是洋流水溫反常升高,從而造成了很多氣候反常的現(xiàn)象。那么,我們可以推測,如果大洋海底的火山活動異常,在某時期內(nèi)釋放了巨大熱量,那么,也會對地球氣候造成巨大影響。
在2007年初,有媒體報道,日本研究者使用海洋探測機器人,在印度洋海底發(fā)現(xiàn)了世界最大的熔巖平原。研究者們發(fā)現(xiàn)了因海嶺擴張而形成的裂痕,據(jù)此推測,從數(shù)萬年前開始,黏稠度較低的巖漿大量從海嶺的裂痕中噴涌而出,最終形成了巨大的海底熔巖平原。我們不難想象,在這一地質(zhì)過程中,伴隨著海底熔巖的涌出,海水溫度也會升高,進而會影響大氣環(huán)境。
在當今世界,人類對宇宙空間的探測已經(jīng)擴展到100多億光年遠的地方。但是,人們對地球內(nèi)部構(gòu)造的研究,鉆探深度還是以千米為單位計算。這種研究的進一步深入,有賴于各個學科的交叉,地球物理學家們要和氣象學家們一起工作,共同探討,這樣才能使得人們進一步了解地球變化的秘密。
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