把一個直徑100米的巨大鎢球投進火山口,能直搗地心嗎?

2020-08-10 徐德文科學頻道


有人問:把一個直徑100米的巨大鎢球投進一個火山口,鎢球能不能沉到地心?

這個問題腦洞確實太大了,這位朋友的想法大概是,鎢金屬的密度很大,19.25克/立方釐米,大約和黃金差不多,而鎢熔點又是金屬中最高的,達到了3422攝氏度,沸點更是高達5930度,比太陽表面溫度還高,鎢金屬還非常堅硬,所以如果將它投進火山口,它就能通過熔融的巖漿通道,一直沉下去,就像一個鐵球在地球最深的馬裡亞納海溝不斷往下沉一樣。

不得不佩服這位朋友豐富的想像能力,那麼一個直徑100米的鎢球有沒有可能一直沉到地心去呢?

首先,所謂的沉,是在液體中才能實現的。所以這位朋友想像把鎢球投入火山口,由於又重又抗熱還堅硬,它就可以在巖漿中不斷下沉了。然而火山的巖漿室大多很淺,一般不會超過15公裡,即使海底的洋中脊,也只有約50到60公裡,再深的偶爾也有約100公裡左右的,這就意味著,鎢球沉到這樣的深度後,就會被地殼或地幔巖石擋住,再也沉不下去了。

但地幔是由矽酸鹽構成的,高溫使其具有延展性,所以會在長時間內緩慢流動,因此從某種意義上說,也可以算是「液態」的,我們的地殼就在這「液態」地幔上「衝浪」。根據科學家們的研究,潛沒到地幔的俯衝板塊,最深的可以衝到地核和地幔交界的地方,這是不是意味著這個直徑100米,質量高達1000萬噸的巨大而沉重的鎢球,也可以在漫長的時間裡,沉沒到地幔深處呢?簡單算了一下,其形成的壓力還遠遠達不到地幔巖石的抗壓強度,需要半徑約1000米的鎢球,才勉強可以壓碎巖石,繼續下沉。

好吧,就算這些條件都滿足了,鎢球繼續下沉,來到了2900公裡的地幔和地核交界處,此時它遇到了地球的液態外核,熔融的鐵和鎳,其溫度高達4000攝氏度。這下再也沒轍了,除了熔化,融入那紅紅的鐵鎳裡去,它還能做什麼呢?所以這個巨大鎢球的地心之旅也就到此為止了,它沒法再進入到更深的固態地核。

事實上,鎢在地球上從未發現以天然金屬狀態存在,而總是以化合物的形式出現,這說明它是個好好先生,喜歡和其它物質打成一片,融為一體。所以在它沉入地下的過程中,就會被熱情好客的其它元素不斷拉扯留住,越來越小,估計到不了地幔深處,就什麼也沒有了。

所以你把一個直徑100米的鎢球投入火山口,怎麼看它也沒法到地心一遊。另外,1000萬噸的鎢球,你怎麼把它投入火山口呢?還有,地球上目前探明的鎢儲量只有700萬噸,每年生產10多萬噸,到哪兒去找鎢來做這麼一個大鎢球呢?

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