《天地本源》第二章 地面亂象

（作者：楊建立）

打開世界地圖，我們看到地球表面上一片亂象。

群山深谷縱橫交錯，高原平地割據紛爭，海洋湖泊交相輝映，火山口、隕石坑星星點點，遍布全球。不止這些，在茫茫大海里，不時冒出來一串串島嶼，好似在海水里時隱時現的游龍。大陸邊緣相互映襯，像是被某種巨大的力量生生撕裂開來。在漫漫歷史長河中，我們的地球經歷了什么，導致她老人家傷痕累累、癍跡重重？

那自然是一次次的造山運動、火山噴發、大陸漂移、板塊運動，以及隕石轟擊的結果。

造山運動

地球上，陸地面積只占地球表面積的29%左右。然而，就在這比例不大的陸地面積當中，海拔2000米以上的高山和高原卻占據著陸地面積的11%，至于海拔1000米以上的山地。竟占據著陸地面積的28%以上，共約4200萬平方千米。這個面積也恰巧與整個亞洲面積相當。再加上一些低山和丘陵，地球上的陸地可以說到處布滿了山。

如果地球上沒有水，把海底的山都暴露在我們的面前，我們會發現，海底的山比陸地上的山更加雄偉壯觀。陸地上最高的山是喜馬拉雅山，而最深的馬里亞納海溝是11034米，如果把喜馬拉雅山放在這么深的海溝里根本就露不出頭。

那么，地球為什么不是標準的球形，或者說不是標準的橢球形（因為地球有自傳，赤道應當略高于兩極）？這么多奇特的地形地貌是怎樣形成的？為了解釋這些地表巖石的褶皺和逆沖現象，1830年法國地質學家E.德.博蒙于提出 “地球收縮說”，認為地球由于不斷變冷而收縮。隨后，物理學家、地球物理學先驅L.開爾文提出了地球冷凝的物理模式。之后，J.D.丹納提出地槽是在地球收縮而形成的凹陷基礎上演化來的?！笆湛s說”成為19 世紀末到20世紀中葉主流學說。

地球收縮說

收縮說認為，地球由于放熱變冷而導致不斷收縮。在這個模式中，幾百公里以下的地球內部仍然接近于初始的溫度。而最外部的圈層，包括現今所說的巖石圈和上地幔，已經變得相對較冷。這樣，在最外部圈層之下的部分由于迅速變冷收縮，而向地球內部分離。分離所留下的空間由最外部圈層在重力作用下向內收縮來充填，這一收縮、充填作用使地球最外部的圈層處在一種橫向擠壓的狀態中。收縮說首次提出了具有明確物理基礎的全球性動力地質原因，較之以前各學派對地殼運動認識上的一個明顯進步，在于它揭示了地殼水平運動的存在。

但是，后來的研究表明，強烈的地殼運動只是在某些地區和某些時代發生，冷縮說不能解釋地球上山脈的分布為什么具有一定的構造方向，呈現出條帶狀結構，而不是像收縮的干蘋果那樣，雜亂無章。另外，像在阿爾卑斯山所發現的強烈褶皺，地表只有在皺縮到原先距離的1/4至1/8才能出現，而要達到這樣的收縮，當時的地球就必須降溫2400度以上。根據計算，過去的地球絕對不可能有如此高的溫度。

收縮說從提出開始，就遇到難以克服的困難，主要是無法證實地球表面的構造確實是由收縮造成的，它對廣泛分布的由正斷層表現的張性區域也無法解釋。20世紀20年代，放射性射線發現后，人們認識到，地殼中同位素衰變放熱可能導致地球（或地殼）熱脹。冰期和間冰期的發現和證實，表明地球表面可變冷也可變熱。20世紀30年代以后，由于地球膨脹說，尤其是海底擴張說的提出和證實，收縮說走向衰落。

目前對于山脈的形成最流行的是板塊構造學說。這個學說認為：大陸板塊與大陸板塊之間相撞就會凸起高高的山脈，如喜馬拉雅山。然而喜馬拉雅山區在凸起之前是一片汪洋大海，怎么又成了陸地呢？據對青藏高原的考察，科學家在這里還發現了魚龍化石，說明在這片高原在隆起之前的水深起碼在4000米以上。就算是有板塊的碰撞那也應該是亞洲板塊插入到印度板塊的下面才對。

地質學家李四光認為：造山運動的主要動力是地殼的水平擠壓，一般有兩種擠壓，一種是由于地球自轉速度的變化而造成東西向的水平擠壓;另一種是由于在不同緯度地球自轉的線速度不同所造成的地殼向赤道方向的擠壓。這兩種擠壓加上地殼受力不均所造成的扭曲，就形成了各種走向的山脈。不過如此巨大的擠壓力量到底從何而來？

1969年7月20日，“阿波羅”登月艙降落到月面上，開始了人類有史以來的登月活動。太空人帶回了的月球巖石樣本告訴我們許多關于地球的往事。月球表面沒有大氣層的保護，同時也沒有地球上的那種浸蝕作用和流水的搬動。因此，自月球46億年前形成以來發生的事件，都保持有比較完整的記錄。地球形成的年代和月球相當，但地球表面最古老的巖石記錄只有39億年歷史。而月球表面的巖石卻有31~46億年的歷史。

因此，月球表面為我們提供了地球--月球系統歷史中空白年代的寶貴資料。例如：月球的表面揭示，在40億年前，月球曾受到許多隕星猛烈而持續很久的轟擊，那些隕星很可能是一顆顆大彗星。

因此，人們自然想到，地球在那個年代，也同樣遭受過大量隕星的轟擊。就自然而然產生了山脈成因的“隕星說”。

隕星說

隕星說認為，大約在40億年前，地球表面比現在相對平滑，不過溫度相當高，它就像一個小太陽既發光也發熱，當時表面尚未形成巖石圈，因為表面都是液態的巖漿。大約就在那個地質年代地球被一個特大的彗星撞擊，中心地點在現在的太平洋區域，撞擊力使這一區域凹陷，撞擊力通過地球內部的地核傳到背對太平洋的一面，從而隆起原始古陸的雛形。這便是地球當初的泛大陸。

他們認為，太平洋中的有些大海溝就是多次撞擊爆炸的裂痕。裂痕深入到地球內部，大量的巖漿受撞擊爆炸的擠壓，被推向海溝的兩邊，使海溝兩邊凸起高高的山脈，那些山脈于今是太平洋中的島嶼，這就是為什么海洋地殼比大陸地殼要薄的原因。還有海洋地殼有缺失巖層的所在。由于物質豐富，這次撞擊也可能以太平洋為中心波及全球。也就是全球只要是這個時期形成的山，都與這顆彗星有關。

但是，隕星說并沒有得到地質學上的證據支持，隕星撞擊出來的應該是環形山，我們平時所見到的山脈走勢，大多不是環形，而是以條帶狀結構為主。還有，隕星帶給地球的礦物沒能找到。

大陸漂移學說

1910年，德國氣象學家魏格納（Alfred Lothar Wegener）偶然發現大西洋兩岸的輪廓極為相似。此后經研究、推斷，他在1912年發表《大陸的生成》，1915年發表《海陸的起源》，提出了大陸漂移學說。該學說認為在古生代后期（約三億年前）地球上存在一個“泛大陸”，相應地也存在一個“泛大洋”。后來，在地球自轉離心力和天體引潮力作用下，泛大陸的花崗巖層分離并在分布于整個地殼中的玄武巖層之上發生漂移，逐漸形成了現代的海陸分布。

《天地本源》第二章地面亂象

《天地本源》第二章地面亂象

《天地本源》第二章地面亂象

大陸漂移說逐漸被人們認可，但對造成大陸漂移的原動力卻有種種猜測，至今未有定論。

該學說成功解釋了許多地理現象，如大西洋兩岸的輪廓相互吻合的問題；非洲與南美洲發現相同的古生物化石及現代生物的親緣問題；南極洲、非洲、澳大利亞發現相同的冰磧物；南極洲發現溫暖條件下形成的煤層等等。但它有一個致命弱點---動力。

根據魏格納的說法，當時的物理學家立刻開始計算，利用大陸的體積、密度計算陸地的質量。再根據硅鋁質巖石（花崗巖層）與硅鎂質巖石（玄武巖層）摩擦力的狀況，算出要讓大陸運動，需要多么大的力量。物理學家發現，日月引力和潮汐力很小，根本無法推動廣袤的大陸。因此，大陸漂移學說在興盛了十幾年后就逐漸銷聲匿跡了。

由于導致大陸漂移的動力問題沒能解決，所有的地球科學家對“大陸漂移說”始終不予理會，不過“大陸漂移說”卻因古地磁學的發現而崢嶸再現，“海洋擴張說”嶄露頭角。

50年代伊始，在第二次世界大戰中開發的新技術被廣泛用于海洋觀測，比如采用聲納裝置觀測海底地形，利用海洋磁場儀探測海底磁場異常情況等。通過這些探測，科學家終于搞清全球海底被稱為“海嶺”的巨大海底山脈是彼此相連的。

海洋探測的發展同時也證實了海底巖層薄而且年輕（最多二、三億年，而陸地有數十億年的巖石）；另外1956年開始的海底磁化強度測量發現大洋中脊兩側的地磁異常是對稱的。據此，美國學者赫斯（H.H.Hess）提出海底擴張學說，認為地幔軟流層物質的對流上升使海嶺地區形成新巖石，并推動整個海底向兩側擴張，最后在海溝地區俯沖沉入大陸地殼下方。

在海底山脈中位于大西洋中部的大西洋中央海嶺，魏格納在世時人們就不陌生。但是，類似的海嶺存在于太平洋、印度洋、北冰洋等地球所有的海洋，像網絡一樣分布在海底。在大西洋中部南北走向綿延1萬公里以上的中央海嶺的中段，還存在一個“大規模的谷地”，科學家還發現，這個“中央谷地”與中央海嶺并排相連。于是有科學家提出，大西洋正是地球的裂縫，海底也許就是在這里擴張的。隨后科學家又測定出從地球內部涌流出的地殼熱流量，也了解到從海嶺之下的深處似乎正在噴涌出熱物質。

根據以上探測結果，科學家得出結論：中央海嶺下的地幔對流升騰形成海洋地殼，海底由此擴張，這種結論支持了“海洋擴張說”，而“海洋擴張說”也解釋了大陸的分裂和移動。構成大陸地殼的物質密度小，地幔就會上浮。根據“海洋擴張說”，大陸下的地幔對流升騰造成大陸分裂，進而地幔向水平方向的運動將大陸推開。

此后，美國加利福尼亞大學斯克里普斯海洋研究所的科學家，觀測了能夠解釋美國西海岸附近太平洋海底地殼形成原因的地磁異常情況，弄清了在20公里到30公里的寬度上存在百分之一的磁場異常，在南北幾百公里范圍內呈條紋狀分布。此外，隨著同時期巖石年代測定技術的進步，科學家弄清了以往數百萬年間曾經多次反復的地磁場逆轉歷史。

1963年，弗萊德·瓦因和德拉蒙多·馬修茲提出了一個大膽的假說：加利福尼亞的地磁異常帶是地球磁場逆轉的反映。在中央海嶺，由于高溫巖漿的冷卻生成了海底地殼，也就形成了具有當時地球磁場方向的磁場的巖石。瓦因等人認為，地球磁極曾多次逆轉，具有各個地質時期磁場方向特征的海底地殼，在海底并列呈條紋狀，這個事實為觀測所確定。由于海底向海嶺兩側擴張，如果瓦因等人的見解符合實際，那么觀測得到的反映磁場異常的條紋，相對海嶺兩側應當是對稱的。這種對稱性也被實際觀測所確認。匯集來的有關觀測數據都在支持“海洋擴張說”，而且根據海底磁場異常的數據，使迄今科學家掌握的只有幾百萬年的地球磁場的逆轉史，一下子擴大至2億年。

正是海底擴張學說的動力支持，加上新的證據（古地磁研究等）支持大陸確實很可能發生過漂移，從而使大陸漂移學說開始死而復生，形成了板塊運動說（板塊構造學說也稱新大陸漂移學說）。

板塊運動說

板塊運動說是1968年法國地質學家勒皮雄與麥肯齊、摩根等人提出的一種新的大陸漂移說，它是海底擴張說的引伸。

板塊構造，又叫全球大地構造。所謂板塊指的是巖石圈板塊，包括整個地殼和莫霍面以下的上地幔頂部，也就是說地殼和軟流圈以上的地幔頂部。新全球構造理論認為，不論大陸殼或大洋殼都曾發生，并還在繼續發生大規模水平運動。但這種水平運動并不象大陸漂移說所設想的，發生在硅鋁層和硅鎂層之間，而是巖石圈板塊整個地幔軟流層上像傳送帶那樣移動著，大陸只是傳送帶上的“乘客”。

勒皮雄在1968年將全球地殼劃分為六大板塊；太平洋板塊、亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、印度洋板塊（包括澳洲）和南極板塊。其中除太平洋板塊幾乎全為海洋外，其余五個板塊既包括大陸又包括海洋。此外，在板塊中還可以分出若干次一級的小板塊，如把美洲大板塊分為南、北美洲兩個板塊，菲律賓、阿拉伯半島、土耳其等也可作為獨立的小板塊。板塊之間的邊界是大洋中脊或海嶺、深海溝、轉換斷層和地縫合線。這里提到的海嶺，一般指大洋底的山嶺。在大西洋和印度洋中間有地震活動性海嶺，海嶺也稱之為中脊，由兩條平行脊峰和中間峽谷構成。太平洋也有地震性的海嶺，但不在大洋中間，而偏在東邊，它不甚崎嶇，沒有被中間峽谷分開的兩排脊峰，一般叫它為太平洋中隆。海嶺實際上是海底分裂產生新地殼的地帶。轉換斷層，是大洋中脊被許多橫斷層切成小段，它不是一種簡單的平移斷層，而是一面向兩側分裂，一面發生水平錯動，是屬于另一種性質的斷層，威爾遜稱之為轉換斷層。兩大板塊相撞，接觸地帶擠壓變形，構成褶皺山脈，使原來分離的兩塊大陸縫合起來，叫地縫合線。一般說來，在板塊內部，地殼相對比較穩定，而板塊與板塊交界處，則是地殼比較活動的地帶，這里火山、地震活動以及斷裂、擠壓褶皺、巖漿上升、地殼俯沖等頻繁發生。

按照赫斯的海底擴張說來解釋，大洋中脊是地幔對流上升的地方，地幔物質不斷從這里涌出，冷卻固結成新的大洋地殼，以后涌出的熱流又把先前形成的大洋殼向外推移，自中脊向兩旁每年以0.5～5厘米的速度擴展，不斷為大洋殼增添新的條帶。因此，洋底巖石的年齡是離中脊愈遠而愈古老。當移動的大洋殼遇到大陸殼時，就俯沖鉆入地幔之中，在俯沖地帶，由于拖曳作用形成深海溝。大洋殼被擠壓彎曲超過一定限度就會發生一次斷裂，產生一次地震，最后大洋殼被擠到700公里以下，為處于高溫溶融狀態的地幔物質所吸收同化。向上仰沖的大陸殼邊緣，被擠壓隆起成島弧或山脈，它們一般與海溝伴生。現在太平洋周圍分布的島嶼、海溝、大陸邊緣山脈和火山、地震就是這樣形成的。所以，海洋地殼是由大洋中脊處誕生，到海溝島弧帶消失，這樣不斷更新，大約2～3億年就全部更新一次。因此，海底巖石都很年輕，一般不超過二億年，平均厚約5～6公里，主要由玄武巖一類物質組成。而大陸殼已發現有37億年以前的巖石，平均厚約35公里，最厚可達70公里以上。除沉積巖外，主要由花崗巖類物質組成。地幔物質的對流上升也在大陸深處進行著，在上升流涌出的地方，大陸殼將發生破裂。如長達6000多公里的東非大裂谷，就是地幔物質對流促使非洲大陸開始張裂的表現。

隨著軟流層的運動，各個板塊也會發生相應的水平運動。據地質學家估計，大板塊每年可以移動1-6厘米距離。這個速度雖然很小，但經過億萬年后，地球的海陸面貌就會發生巨大的變化：當兩個板塊逐漸分離時，在分離處即可出現新的凹地和海洋；大西洋和東非大裂谷就是在兩塊大板塊發生分離時形成的。當兩個大板塊相互靠攏并發生碰撞時，就會在碰撞合攏的地方擠壓出高大險峻的山脈。位于我國西南邊疆的喜馬拉雅山，就是三千多萬年前由南面的印度板塊和北面的亞歐板塊發生碰撞擠壓而形成的。有時還會出現另一種情況：當兩個堅硬的板塊發生碰撞時，接觸部分的巖層還沒來得及發生彎曲變形，其中有一個板塊已經深深地插入另一個板塊的底部。由于碰撞的力量很大，插入部位很深，以至把原來板塊上的老巖層一直帶到高溫地幔中，最后被熔化了。而在板塊向地殼深處插入的部位，即形成了很深的海溝。西太平洋海底的一些大海溝就是這樣形成的。

根據板塊學說，大洋也有生有滅，它可以從無到有，從小到大；也可以從大到小，從小到無。大洋的發展可分為胚胎期（如東非大裂谷）、幼年期（如紅海和亞丁灣）、成年期（如目前的大西洋）、衰退期（如太平洋）與終了期（如地中海）。大洋的發展與大陸的分合是相輔相成的。在前寒武紀時，地球上存在一塊泛大陸。以后經過分合過程，到中生代早期，泛大陸再次分裂為南北兩大古陸，北為勞亞古陸，南為岡瓦那古陸。到三迭紀末，這兩個古陸進一步分離、漂移，相距越來越遠，其間由最初一個狹窄的海峽，逐漸發展成現代的印度洋、大西洋等巨大的海洋。到新生代，由于印度已北漂到亞歐大陸的南緣，兩者發生碰撞，青藏高原隆起，造成宏大的喜馬拉雅山系，古地中海東部完全消失；非洲繼續向北推進，古地中海西部逐漸縮小到現在的規模；歐洲南部被擠壓成阿爾卑斯山系，南、北美洲在向西漂移過程中，它們的前緣受到太平洋地殼的擠壓，隆起為科迪勒拉—安第斯山系，同時兩個美洲在巴拿馬地峽處復又相接；澳大利亞大陸脫離南極洲，向東北漂移到現在的位置。于是海陸的基本輪廓發展成現在的規模。

板塊邊界為不穩定地帶，地震幾乎全部分布在板塊的邊界上，火山也特別多在邊界附近，其它如張裂、巖漿上升、熱流增高、大規模的水平錯動等，也多發生在邊界線上，地殼俯沖更是碰撞邊界劃分的重要標志之一；可見板塊邊界是地殼的極不穩定地帶。

“海底擴張說”有力地支持了“大陸漂移學說”，這一學說現在已經被很多人所接受了。還有那個老問題，驅使板塊運動和海底擴張的力量是什么？對此，有人提出了地幔對流的假說。

地幔對流說

地幔對流說認為，地球猶如一只尚未煮熟的雞蛋，地幔是還能流動的蛋清，正是流動著的地幔物質，提供了大陸漂移的動力。

《天地本源》第二章地面亂象

《天地本源》第二章地面亂象

軟流層中的地幔物質由于熱量增加，密度減小，體積膨脹，產生上升熱流，上升的地幔物質遇到地殼底部向四周分流，隨著溫度下降，地幔物質密度增大，又沉降到地幔中，這一過程稱為地幔對流。

板塊構造說認為地幔對流（mantle convection）是板塊運動的主要驅動機制。這一詞匯在19世紀已有人提出，英國著名地質學家霍姆斯（A Holmes，1928）和格里格斯（D.Griggs，1939）試圖用地幔對流作為大陸漂移的驅動力。20世紀60年代這一觀點被地質學家廣泛接受，并成為海底擴張、板塊移動以及地幔柱形成的重要機制。地幔是由高溫的熱物質組成的。由于地幔內部存在密度和溫度的差異，導致固態物質也可以發生流動。地幔對流是一個復雜的系統，它既是一種熱傳導方式，又是一種物質流的運動。地幔對流是在緩慢的進行的，對流活動的時間可達幾千萬年，甚至幾億年。地幔對流的流動形態可以不同。熱的地幔物質上升減壓常常伴隨有部分熔融作用發生。地幔對流可以是從核幔邊界上升至巖石圈底部，形成全地幔對流環；也可以是分層對流，即上、下地幔分別形成對流環。近些年來地震層析和地球化學研究成果已證實地幔的流變。

地幔對流說認為，在地幔中，特別是地幔軟流層中發生的熱對流。地幔對流是一種自然對流，既是發生在地幔中的一種傳熱方式（通過物質運動傳遞熱量），又是一種地幔物質的運動過程（由物質內部密度差或溫度差所驅使的），是地球內部向地球表面輸送能量、動量和質量的一種有效途徑。由于它被認為是地球演化的最可能的驅動因素，并且與大洋中脊裂谷和大陸裂谷的形成，地表熱點的分布，地震和火山活動，以及某些礦物的生成密切相關而受到重視。

地幔對流是人們根據對地球的認識而逐漸推斷出來的一種假說。早在1881年，費希爾(O.Fisher)在《地殼物理學》一書中就提出了地幔中可能存在著對流的觀點。20世紀30年代，英國地質學家霍姆斯(A.Holmes)曾企圖以地幔對流來解釋大陸漂移的驅動機理。60年代，地幔對流的思想則成為解釋海底擴張和板塊大地構造學說的重要理論之一。板塊學說認為，驅動板塊運動的主要因素是某種形式的地幔對流。地幔對流是與 地球動力學的研究同時發展起來的。

按流變性質劃分，地球上層應分為巖石層和軟流層。軟流層中的地幔物質由于部分熔化具有類流體性質。在有限厚度流體層中由密度差（或溫差）驅使的熱對流一般呈蜂窩狀結構，每個蜂窩中都有上升流、下降流和水平流動，它們構成一個完整的對流單元。二維問題中的對流單元稱為對流環。完全流體層中的對流環一般呈長方形。根據深源地震資料以及地幔相變區和流變參數的估算，多數學者認為地幔對流層的最大深度為 700公里左右。因此在一個板塊下面就要有幾個甚至十幾個對流環。相鄰對流環中的流動方向相反，對浮于其上的巖石層板塊的拖動力方向也相反，造成拖動力互相抵消,這就是地幔對流研究中的所謂“縱橫比予盾”。

有人認為把地幔對流限制在 700公里深的上地幔內的根據是不充分的，因而主張全地幔對流。由于對流層的深度擴展到核幔邊界的2900公里深處，板塊水平尺度與對流層深度之比為1的量級，縱橫比的矛盾就可以得到解決。70年代末80年代初，全地幔對流研究十分活躍，包括探討全地幔對流的特征及其與地表觀測數據的聯系，特別是已開始考慮三維效應。但是全地幔對流假說是否成立，還要由它能否解釋各種地球物理觀測資料來判定。

巖石層板塊在大洋中脊由熱地幔物質產生，在海溝處返回地幔，因而水平運動的巖石層板塊是地幔對流的組成部分。對流系統中應當同時包含具有不同流變性質的巖石層和軟流層物質。初步計算結果表明，巖石層在對流系統中出現，也使對流環的縱橫比更為合理。這方面的研究工作還在不斷改進，以期得到與地表觀測更符合的結果。

地幔對流中的上升流動對地球物理學有重要意義。它是從地球內部向地表輸送能量、動量和質量的主要途徑，被稱為地幔上涌流動或熱柱。柱狀地幔上涌流有時也被稱為地幔涌流。上涌流動與大洋中脊裂谷和大陸裂谷的形成，地表熱點和火山現象密切相關，因而受到重視。

然而，有些科學家對此持懷疑態度。對洋底探測的種種表明，地幔對流說也有不能自圓其說的地方。比如，前面提到的縱橫比予盾；有的海溝并非連續的，而是呈階梯狀分布，地幔對流不可能階梯狀對流；還有就是地幔對流的動力源尚未完全揭開。

導致火山噴發、造山運動、大陸漂移、板塊運動的能量來源于地下，來源于地幔，這一點已無可質疑。

那么，熱巖漿對流能量來源于哪里呢？有人認為是地球形成的早期有連續不斷的隕星碰撞。地球形成的早期有連續不斷的隕星碰撞這一點已經得到充分證明，但是，隕星碰撞帶來的熱量有多少，能夠支撐多少年巖漿對流散熱？

也有人認為，地下存在大量放射性物質，地下發生著一系列連續不斷放射性衰變提供了熱量，這一點也已經已經得到證實。

地球內部核反應

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地球誕生的初期是一顆熾熱星球

據騰訊科學2015年03月28日消息，一個國際研究小組最近報告說，他們通過對中微子的觀測發現，地球自身熱量大約有一半來自放射性物質衰變，另一半則是從地球剛形成時保存至今的原始熱量。地球在誕生幾十億年之后，仍然是一顆熾熱的“心”。

此前曾有研究由間接證據推算出類似的數值。這項新研究是首次根據實際觀測得出結論，有助于研究地球的形成和演變過程。相關論文發表在新一期英國《自然地球科學》雜志網絡版上。

以日本東北大學為主的這個研究小組，利用位于日本中部岐阜縣一座礦山地下千米處的裝置“KamLAND”，觀測來自地球內部的中微子。中微子是一種不帶電、質量極小、穿透力極強的基本粒子，可由多種途徑產生，包括地球熱量的重要來源--放射性鈾和釷的衰變過程。

由于中微子可以穿透幾乎任何障礙，即使放射性物質位于地下深處，也能依據觀測到的中微子數量，推算出放射性物質的數量和分布情況。

從2002年3月到2009年11月，研究小組共觀測到841個中微子。排除掉來自核電站、核廢料、宇宙射線等的中微子之后，可能有106個中微子來自地球內部天然放射性物質的衰變。

據此推算，地球內部天然鈾-238和釷-232衰變產生熱量的功率大約為21萬億瓦。結合以前對鉀-40等物質衰變的研究，研究小組得出結論--在地球表面釋放的熱量中，大約有54%來自放射性物質衰變，剩余部分是從地球誕生時保存至今的原始熱量。

科學界通常認為，太陽系是近46億年前從一片氣體塵埃云中誕生的，其中一部分塵埃在引力作用下收縮成為地球。地球在最初形成時是熾熱熔融的狀態，此后因為原始熱量流失而逐漸冷卻。同時，地球內部鈾、釷、鉀等放射性同位素的衰變，持續產生出新的熱量。

地球形成已經幾十億年，這源源不斷衰變的物質來源于哪里的，地球形成之初胎里帶來的？那么地球形成的時候從哪里得來的大量放射性物質，能夠至今沒有枯竭呢？

按照傳統地球成因理論，組成太陽系的物質基礎是氫、氦等氣體和宇宙塵埃，沒有大量放射性物質的來源和出處。歸根結底，造成地面亂象，推動地殼運動的能量來源還是沒有很好解釋清楚。