查看原文
其他

你吃着火锅唱着歌,突然有人给你讲起了火锅与地球科学

秋山 石头科普工作室 2023-07-07

 ✦✦ 为我们点亮小星星吧  ✦✦


亲爱的观众朋友们,喜欢我们的文章的话,请为我们点亮小星星哦

ヾ(=・ω・=)o

在公众号主页点击右上角,将我们『设为星标』,篇篇文章,新鲜好看~



小石头是一个学地球科学的大一学生。这一天,受朋友邀请,两人一起去吃火锅。





喂,小石头,听说你学地球科学去了,有什么好玩的没?你给我展开讲讲?

小石头看了看面前的火锅陷入了思索。

小石头开始了表演。

地球科学穷尽天地,哪里说得尽。不过既然你诚心诚意地发问了,那我就从这顿火锅开始讲起吧。

小石头从火锅里夹出来一个鹌鹑蛋,咬开。

 


先看这个蛋。我们知道,地球可以分成地壳,地幔和地核如果把地球看作这个蛋,那么地核就如同蛋黄,地幔就如同蛋白,而地壳则是相当于它没剥开之前的蛋壳。地核分为外核和内核,外核为液态,内核为固态,地幔主要为固态,部分呈熔融状,地壳则是固态。从地壳到地核温度逐渐升高,地核在稳定产热,就像是我们火锅下的炉子一样。

研究表明,动态条件下的高温高压实验中由于低差异应力的加入,像地幔上部的低速层,这一因地震波波速较低而被推断为熔融状态的地区,岩石的有效粘度比原来人们所认为的低几个数量级,刚性较弱,一定条件下可看作粘性稍强的流体。举个更粗糙的例子,就可以看作是我们现在煮的火锅。

现在炉子在给火锅加热,火锅煮沸了,里面的水在四川方言中可以叫做滚水,为什么会‘滚’呢?部分是水中气体被排出了,另一部分则可以说是由于底部受热,底部的流体温度升高,密度减小,于是向上流动,上部的液体密度较大,自然向下沉降,在这期间向上流动的液体降温,向下沉降的液体升温,密度关系则换了过来,于是又会进行这样的循环。我们把这样的对流的模型应用到地幔上,就可以说是地球物理学家们常说的地幔对流了。

哟,这儿开了?

小石头瞧见火锅某处沸腾得正厉害,夹起一块毛肚放在了那个位置近旁。

看,这沸腾的地方是不是某种程度上很像火山喷出岩浆的样子?要是放在海底,就像是海底火山喷发形成大洋中脊了是吧。我们再把毛肚看作‘漂浮’在地幔上的一个板块,它会随着火锅液体的运动而运动,这样就大致能给出对大陆漂移和板块运动的一种动力学上的解释了。

小石头把毛肚又夹到火锅边上,把一边插入火锅内,放开。

 


我们这样做,就相当于毛肚这边的地壳插进了地幔里面,当然地壳和地幔都是岩石组成,地壳俯冲地幔后则会成为地幔的一部分,毛肚则不会熔在火锅里就是了。好了,现在我们就建立好了包含地幔对流,大洋中脊形成,大陆漂移以及地壳和地幔的俯冲带的地球圈层耦合的火锅模型了。

别想毛肚了,看看地壳吧

如果我们再把火锅隔开成上下两层,互不干扰,上面是上地幔,下面是下地幔,这就是威尔逊提出的分层对流模型,不加呢也可以说是全地幔对流模型。最近科学家对地球不连续化学分层的研究②则支持了另一种,一部分地区全地幔对流,一部分地区分层对流的混合对流模型,反正就是混在一起。当然也存在基于超级热地幔柱的主流翻涌模型。这对你来说就超纲啦。

以前火锅学家们认为,火锅是上面滚上面的,下面滚下面的。现在认为有地方是上下混在一起,有的地方是各自滚各自的。

当然火锅沸腾时对流现象其实占比不大,家里煮粥时倒可以算是有比较明显的对流,有闲心可以看看。不过你也就当个故事听嘛

小石头略显中二地叹口气...

地球科学的奥妙,岂是尔等凡夫俗子能明白?我这样的天之骄子,方能投以一窥罢了

但这时,小石头的朋友已经夹起了那块烫好了的毛肚。

啊对对对,不过天之骄子的板块可得给我尝尝了。

啊——我的板块!

小石头看着进入朋友嘴里的毛肚,发出了哀嚎——

再好的板块逃不过消散的命运,再好的毛肚逃不过被吃的命运

图是晚上找的,人是半夜饿醒的

参考文献

[1]Jin Z M et al. Topology in partially molten peridotite during duclileformation. Nature,1994,372.

[2].Wenbo Wu, Sidao Ni , Jessica C. E. Irving. Inferring Earth’s discontinuous chemical layering from the 660-kilometer boundary topography. Science,2019,363:736-740

部分图片来自网络,侵删

END

 近期文章 

“吃”铜的草你见过吗?

玩陀螺吗?地球那么大的哦

陨石撞击到火星表面,研究火星内部的科学家却忙起来了

“毅力”号新发现:火星上的22度晕!


石头

DR.STONE

工作室

科普


撰稿:秋山

美编:可然

 DR.STONE · 致力于地球和空间科学科普

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存