地心 地球形成几十亿年,为什么地下还有熔岩,地心高温永不消失?

十九世纪的科学被两个大难题给困住了,一个是太阳是为什么一直会发光发热,另一个就是地球的年龄,现代中学生都能回答的问题,实在把当年科学家给害惨了!




地心 地球形成几十亿年,为什么地下还有熔岩,地心高温永不消失?
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很多朋友可能很奇怪,这地下的熔岩和太阳的燃烧原理与地球的熔岩有啥关系?你别说,还真有关系,而且还是环环相扣!
太阳到底是怎么发光的?
各位耳熟能详的大科学家们对于太阳的结论,能让各位笑掉大牙,比如发现天王星、绘制银河系的赫歇尔认为太阳有一个发光的大气层,但在其下面凉爽宜居,可以住人!德国医生兼物理学家迈耶 认为太阳可能是烧煤的,苏格兰物理学家沃特斯顿认为太阳是坍缩带来的热量(地球的热量很大一部分来自引力坍缩),还有科学家认为是小行星不断撞击等等。




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一直到1920年代的英国科学家爱丁顿才给出太阳能量来源的靠谱猜测,他认为可能是氢元素聚变获得能量,但后来发现太阳内核的温度不可能让氢聚变,结果尴尬了,太阳还在发光,科学家却不知道为什么,这个问题是伽莫夫解决的,他发现了量子隧穿效应,解决了太阳内核氢聚变的问题。




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后来汉斯贝特搞定了质子链反应,太阳发光原理终于搞清楚,而从太阳光谱中发现的氦元素的丰度以及太阳内核温度以及氢元素聚变的速度,大概就能计算出太阳的年龄和寿命了!




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科学家发现太阳的年龄可能高达四十多亿年,而未来也将有接近五十亿年的寿命!
关于地球年龄的故事其实要比太阳要多得多,因为《圣经》中大概就记载了地球的年龄,当然并没有直说,而是通过各种逻辑无法自洽的描述,最终被爱尔兰天主教会的大主教所计算出来,他认为地球是公元前4004年10月22日下午6时被创造的!




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Oh,My God,这位大佬居然精确到了小时,看来还真花了一番心血,但很可惜这是个错误的答案,后来史前生物化石的发现,这又给了科学家们灵感,得到了大量化石的法国博物学家布丰根据化石历史,认为地球的年龄大约在7.5万年左右。




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之后物理学家开始介入用科学的方法测定地球的年龄,英国物理学家开尔文勋爵根据地下岩浆冷却以及地表散热的速度计算地球的年龄,他假设岩浆温度为3870℃,然后提出了一个冷却模型,求得地球年龄大约为9800万年,经过各种误差修正后上限为4亿年,看起来确实很科学,但错误太多,比如岩浆温度才700-1200℃。




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在二十世纪以前,科学家尽管脑洞无数,但没有一个正确答案,而1896年对于放射性元素的发现,则为地球年龄测定开启了一扇新的大门!




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1898年居里夫妇发现了放射性元素钋和镭,并且同时发现镭元素在衰变时会释放大量的热,1904年卢瑟福发表了关于放射性对地球温度和年龄的影响报告,认为地球内部的放射性元素产生热量能平衡自身的冷却,并且由此开创出了一个新的领域,放射性地球年龄测定!




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1907年,美国化学家博尔特伍德认为铅是铀放射衰变的最终产物,因而提出了“铀—铅测定方法”,原理很简单,铀元素会一路衰变到铅,那么根据其半衰期,然后再根据一路衰变下来的元素比例,然后再根据原始的比例,即可准确计算出地球的年龄!




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美国地球化学家克莱尔·帕特森最终通过将陨铁中的铅铀比例设定为初始值,然后将地球岩石中的铅铀比例为终值,计算出地球年龄大约41-46亿年!帕特森仍然不太满意,反复寻找样品测定地球年龄,最终找到铅含量极低石质陨石(确定都是由铀衰变而来),测定的结果是45.5±0.7亿年。

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