地球内部的热量怎么来的?

地球早在大约45亿年前就已经形成,如此漫长的时间过去,地球的温度并没有降下来。在地球的内部,温度仍然非常高。尤其是在地球核心,那里的温度堪比太阳表面,可达5500 ℃。那么,地球内部的热量是来自哪里呢?为什么地球没有完全冷却下来呢?

地球内部的热量来源可以分为两种,一种是形成地球时的原始热量,还有一种是放射性热量。

原始热量

在45亿年前,太阳刚刚从原始星云中形成之后,强烈的太阳风吹散了太阳周围的星云,阻止它们继续下落。残留下的星云绕着太阳旋转,它们之间会互相碰撞,结合形成微行星。微行星之间又会相互碰撞,结合成更大的原行星。在碰撞的过程中,动能被转换为热能,所以原行星会变得越来越热。

在地球的形成过程中,地球遭受了大量的碰撞,所以原始地球非常热。原始地球的表面呈现为熔融的状态,没有像现在这样拥有固态岩石表面和液态水。

在引力的作用下,含量较高的重元素铁和镍下沉到地心中,它们形成一个密度非常高的核心,这会导致热量快速流失。但随着温度的下降,熔融的地幔逐渐固化,地心的热量损失速率随之逐渐降低。据估计,目前地心的热量流约为10万亿瓦。

放射性热量

另一方面,地幔和地壳中还包含不少的放射性元素,例如,铀-238、铀-235、钍-232和钾-40,它们发生核衰变之后,会释放出热量和中微子。据估计,放射性热可能占到了地球内部热量来源的一半。

总得来说,从地球内部辐射到地球表面的热流量约为45万亿瓦。地球内部维持热量对于地球上的生命非常关键,因为只有地球内部拥有足够的热量,才能使外地核保持液态,内地核保持固态,这样才能通过发电机原理来产生地球磁场。有了地球磁场的庇护,大气层才不会被太阳风剥离,生命能够免遭宇宙射线的侵害。

与地球相比,火星因为内部快速冷却,磁场仅维持了几亿年就几乎消失殆尽,这使得最初可能宜居的火星变得荒凉。如果未来想要改造火星,使其变成宜居的星球,需要想办法给火星增加一个磁场,以抵御太阳风的侵袭。