地球の表面の内部からの熱 – なぜ何十億年もその状態が保たれたのでしょうか?

地面から切り取られたスライスからは、明るい黄色で示されているコアが現れます。 私たちの地球は、タマネギに似た層に組織され、地殻、マントル、外核、内核で構成されており、それぞれに独自の特徴があります。

地球の核はどのようにして数十億年もの間、太陽の表面と同じくらいの温度を保ったのでしょうか?

移動するプレートを含む地球の層状構造は、惑星形成の残り物や放射性同位体の崩壊によって加熱されます。 地質学者は地震波を使用して、環境の変化と地球上の生命の進化に不可欠なこれらの内部構造と運動を研究します。 内部の熱はプレートの運動を引き起こし、地震、火山の噴火、新しい陸地や海の創造などの現象に寄与し、地球を居住可能にします。

私たちの地球は、タマネギのように層ごとに構成されています。

上から下に皮質があり、そこにはあなたが歩く表面が含まれます。 その下にはマントルがあり、ほとんどが硬い岩です。 さらに奥には液体の鉄でできた外核があります。 最後に、内核は固体の鉄でできており、半径は月の体積の 70% です。 深く潜れば潜るほど、核の部分は太陽の表面と同じくらい熱くなります。

この図は 4 つの地下セクションを示しています。

地球の中心への旅

K 地球惑星科学教授私は私たちの世界の内部を研究しています。 ちょうど医者が次のようなテクニックを使えるのと同じです。 超音波検査 超音波を使用して体内の構造の画像を作成するために、科学者は地球の内部構造を画像化するのと同様の技術を使用します。 しかし、地球科学者は超音波の代わりにそれを使用します 地震波 地震によって発生する音波。

地球の表面には、土、砂、草、そしてもちろん歩道があります。 地震の振動でその下にあるものを明らかにする：大小の岩。 これはすべて、20 マイル (30 キロメートル) まで下降する可能性がある地殻の一部です。 マントルと呼ばれる層の上に浮かんでいます。

通常、マントルの上部は地殻とともに移動します。 一緒に、それらは呼ばれます リソスフェア、平均で約 60 マイル (100 km) の厚さですが、場所によってはさらに厚い場合もあります。

リソスフェアはいくつかに分かれています 大きなブロックはプレートと呼ばれます。 たとえば、太平洋プレートは太平洋全体の下にあり、北米プレートは北米の大部分を覆っています。 パネルはパズルのピースのようなもので、大まかに組み合わされて地球の表面を覆います。

パネルは固定されていません。 代わりに、彼らは動きます。 場合によっては、数年にわたる最小のインチ数になることもあります。 また、より動きが激しく、より突然である場合もあります。 この種の動きは、地震や火山の噴火を引き起こすものです。

さらに、プレートの移動は環境を変化させ、地球上の生命の進化を促す重要な、そしておそらく必要な要素です。 生命を新しい条件に強制的に適応させる。

あなたはあなたの足元で起こっているすべての生命に驚かれるでしょう。

熱がオンになっています

プレートの移動には加熱されたマントが必要です。 確かに、地中深くに行けば行くほど、温度は上昇します。

プレートの底、深さ約 60 マイル (100 キロメートル) の温度は約 2,400 度です。[{” attribute=””>Fahrenheit (1,300 degrees Celsius).

By the time you get to the boundary between the mantle and the outer core, which is 1,800 miles (2,900 kilometers) down, the temperature is nearly 5,000 °F (2,700 °C).

Then, at the boundary between outer and inner cores, the temperature doubles, to nearly 10,800 °F (over 6,000 °C). That’s the part that’s as hot as the surface of the Sun. At that temperature, virtually everything – metals, diamonds, human beings – vaporizes into gas. But because the core is at such high pressure deep within the planet, the iron it’s made up of remains liquid or solid.

プレートテクトニクスがなければ人類はおそらく存在していなかったでしょう。

宇宙空間での衝突

この熱はどこから来るのでしょうか？

それは太陽からのものではありません。 太陽光は私たちと地球表面のすべての植物や動物を暖めますが、地球の内部の何マイルにもわたって浸透することはできません。

むしろ、ソースは 2 つあります。 1つは、45億年前の地球形成時に地球が受け継いだ熱です。 地球は、岩石や破片の破片の終わりのない衝突と合体の中で、巨大なガスの雲である太陽系星雲から作られています。 それらは微惑星と呼ばれます。 このプロセスには数千万年かかりました。

これらの衝突では、地球全体を溶かすほどの膨大な量の熱が発生しました。 この熱の一部は宇宙に失われましたが、残ったものは地球の内部に閉じ込められ、現在もその大部分が地球に残っています。

もう一つの熱源は、地球上に遍在する放射性同位体の崩壊です。

これを理解するには、まずアイテムを想像してください 同位体をメンバーとする家族として。 全て[{” attribute=””>atom of a given element has the same number of protons, but different isotope cousins have varying numbers of neutrons.

Radioactive isotopes are not stable. They release a steady stream of energy that converts to heat. Potassium-40, thorium-232, uranium-235, and uranium-238 are four of the radioactive isotopes keeping Earth’s interior hot.

Some of those names may sound familiar to you. Uranium-235, for example, is used as a fuel in nuclear power plants. Earth is in no danger of running out of these sources of heat: Although most of the original uranium-235 and potassium-40 are gone, there’s enough thorium-232 and uranium-238 to last for billions more years.

Along with the hot core and mantle, these energy-releasing isotopes provide the heat to drive the motion of the plates.

No heat, no plate movement, no life

Even now, the moving plates keep changing the surface of the Earth, constantly making new lands and new oceans over millions and billions of years. The plates also affect the atmosphere over similarly lengthy time scales.

But without the Earth’s internal heat, the plates would not have been moving. The Earth would have cooled down. Our world would likely have been uninhabitable. You wouldn’t be here.

Think about that, the next time you feel the Earth under your feet.

Written by Shichun Huang, Associate Professor of Earth and Planetary Sciences, University of Tennessee.

Adapted from an article originally published in The Conversation.