地球,是浩瀚星河里一颗渺小的行星,它很普通却很特别。
地球很普通,在太阳系里,包含地球在内的八大行星围绕着太阳公转,地球是太阳的第三颗行星。在自转的同时,地球也会公转,从而地球上有了一年四季、昼夜的更迭。地球的质量约为6×10^24千克,半径约为6371千米,地球的密度在八大行星中最高。
地球很特别,地球是目前人类观测到的唯一存在生命的星球,至今在其他星球上,人类还没有发现任何生命活动的迹象。地球是人类和其他生物生活的共同家园,人类文明在地球上不断的传承和发展。
地球的形成,是一个极其漫长的过程。目前地球的年龄大约是45.4亿年,地球最初诞生于太阳原始星云。在漫长岁月里,地球经历了海洋的形成,在海洋中逐渐进化出了简单生命,通过不断的演化,出现了复杂生命,最终诞生了人类。
地球的外围是大气层,我们生活在地球的表面。那么,地球的内部又是怎样的呢?
地球的内部分为三个部分,地壳、地幔和地核。地壳的组成元素主要是含硅的矿物,由于地壳位置的不同,其厚度也会有所区别,范围为5到70公里。地壳的内部是地幔,地幔又分为上地幔和下地幔,由粘稠的固态物质所组成,厚度将近2900公里。
地球的最深处是十分炽热的,地幔的下面就是地核,厚度可达3400公里。地核的温度非常高,可超过5000摄氏度度,那里主要由铁和镍组成。截止目前为止,人类对地球内部的探测还是极其有限的,因为我们最深只挖到了12公里的地下,距离地心还十分遥远。
那么,地核内部究竟是怎样的呢?
科学家通过元素周期表中的第74号元素钨(W)发现了线索,这可以让我们窥视到地球最深处。先前的研究表明,地核的组成元素是主要是铁,而铁和钨是可以共生的,因为钨其实是一种亲铁元素。因此,在地球的最深处,也存在着钨元素。
在元素周期表中,还有另外一种比较特别的元素——第72号元素铪(Hf)。这种元素是一种亲石元素,广泛分布在富含玄武岩的地幔中。
铪在自然界中存在7种同位素,其中铪-182的半衰期将近900万年,它可以衰变为钨-182。钨在自然界中总共有5种同位素,其中包括钨-180、钨-182、钨-183、钨-184和钨-186。因此,通过分析铪和钨的元素丰度,可以深入了解地球的内部。
正常而言,由于铪-182的不断衰变,地幔中的钨-182丰度会高于地核。但研究表明,在地球长期的演变和发展中,地幔里的钨-182与钨-184比例出现了明显的改变,这个比例在古老岩石中更高,在最近形成的岩石中较低。
因此,地幔中的钨其实是由地核长期泄漏到地幔所造成的结果。
那么,地核中的钨在什么时候迁移到地幔中?为什么地核会出现这种泄漏现象?
地球已经存在了非常漫长的时间,估计可达45亿年。通过对地球上最古老的地幔岩石进行分析,科学家发现其中钨的同位素丰度在地球最初的20亿年里基本上没有明显的变化。至于为什么地核和地幔会在25亿年前开始交换物质,目前科学家也不知道确切原因,推测可能与大氧化事件有关。
在25亿年前,蓝藻大规模繁殖,由此引发大氧化事件。地球大气中开始充满氧气,这也会让地表物质包含氧元素。地幔中存在大规模的热对流,产生地幔热柱,导致地表含氧物质进入地幔深处。氧元素逐渐和钨产生了反应,致使地核中的钨不断渗漏到地幔中。