有一个形象的比喻,地球的内部构造就像鸡蛋。假如把地球比作一颗鸡蛋,最外层就相当于鸡蛋的蛋壳,中间一层相当于蛋白,核心部分相当于蛋黄,即地核。地核是地球的核心部分,可分为外地核和内地核两层,总半径约有千米。
地核的成分主要是铁,另外还有一些镍和碳的元素,外地核深埋在地表以下至千米,这里的物质处于一种液体状态。距离地表至千米,是一个过渡带,再向下直到地心就是内地核部分了,这是一个固体的层。内地核的半径在千米左右,为了探明地核中存在的到底是什么物质?科学家们做了一系列的研究,通过研究地震波,它们估计出地核物质的平均密度大约为10.7克每立方厘米,又通过计算人们大概知道了地核的温度大约在度左右,这里的压力在每平方厘米至吨之间,而且存在于这里的物质应该是一种比较常见的物质。
综合以上几种特征,人们考虑到了铁。铁的密度为7.86个每立方厘米,是宇宙中最为普遍的重元素,它在地心高温高压下的密度值会达到10.7克每立方厘米左右。
此外,通过研究地球上的陨石物质,人们也得到了同样的结论。陨石有两种,一种是石质陨石,由硅酸盐类组成,另一种是铁陨石,它由90%的铁、9%的镍及1%其它元素组成。我们都知道陨石是碎裂的行星的残屑,铁质陨石就是这颗行星的内核碎屑,科学家由此推断地核的内核也可能是以铁为主的铁镍核心。
地核的总质量占整个地球质量的31.5%,体积占整个地球的16.2%,可以这么说,地核的体积比太阳系中的火星还要大。由于地核处于地球的最深部位,受到的压力比地壳和地幔部分也要大的多,在外地核部分压力已经达到万个大气压,到了核心部分便增加到了万个大气压。这样大的压力,我们在地球表面是很难想象的,科学家做过一次试验,在每平方厘米承受吨压力的情况下,最坚硬的金刚石会变得像黄油这种柔软。
地核内部这些特殊情况,即使在实验室里也很难模拟。但有一点,科学家是深信不疑的,地球内部是一个极不平静的世界,地球内的各种物质始终处于不停息的运动之中,有的科学家认为地球内部各层次的物质不仅由水平方向的局部流动,而且还有上下之间的对流运动,只不过这种对流的速度很小,每年仅移动一厘米左右,有的科学家还推测地核内部的物质可能受到太阳和月亮的引力,而发生有节奏的震动。那么随着深度的增加,地球内部是以什么样的比例逐渐变热的呢?地球中心的温度又有多高呢?
从矿山以及温泉和火山的存在,我们可以得出这样的结论,当不断向地球深处挖掘时,温度会不断升高,地球内部也必定存在一个足够大的能量源来引发地震,对地核温度的合理估计为℃至℃,但不幸的是,目前还没有一个肯定的结论。不过,地质学家们确信地球有一个被岩石幔所围的铁核。虽然某些地震波能够穿过固体物质,但不能通过液体,因为通常条件下岩石在℃左右熔化,而铁则在℃就开始钟开始融化,由于这些波能够穿过地幔而不能穿过地核,所以地质学家们由此认为,地温随深度增加而不断升高,地幔虽然可能稍微变软了一些,但仍为固态,铁核则为液态。然而仅仅这些还不能告诉我们,在核幔边界处的温度有多高。因为岩石和铁的熔点随压力增大而增高,而压力随深度也逐渐升高。
而岩石和铁的熔点,以前只能在远小于地球深处压力的条件下测定,所以很难估计深处温度。基于这点,在19世纪科学家发明了一种新技术,可在短时间内形成非常高的温度和压力,并可进行测量,测定的结果表明,在地幔和外核之间的压力条件下,铁的熔点为℃,而在外壳与内壳之间,铁在℃时才开始融化。当然,科学家们并不认为地核完全由铁组成。应该还有其它元素,特别是硫,它们可使地核的熔点降低℃,因此科学家们估计地核部边界的温度为℃,内核外部边界的温度为℃,而地球正中心的温度高达℃,这比我们曾经想象的温度要高。而现在科学也已经证明,地球中心要比太阳表面温度高℃。
今天的科技已经能够让人类飞上太空,但却始终不能让我们探入更深的地球内部去挖掘和探索。截止目前,人类在地球上钻孔的深度只有12千米,连地壳都没有穿透。因此地核中蕴藏着的奥秘,只有等待未来科技进步,再带领我们去揭晓了。