地球已经形成了45亿年，为啥核温度仍然很高？
地球已经形成了45亿年，为啥核温度仍然很高？
我们所在的太阳系形成于距今45亿年前，那个时候这部分区域由众多分布密度相对集中的星云气体和尘埃物质所组成，在引力扰动影响下逐步聚集，最终形成了由太阳、各大行星和相应卫星、以及小行星、彗星等共同组成的太阳系。由于地球本身是行星的限制，内部不会像恒星那样因核聚变而产生热量，而是源源不断地向外界散发热量，那么为什么经过了漫长的45亿年，地球的内核温度依然很高呢？
地球的内部结构及温度变化要想了解地球内部的情况，需要追溯地球的形成历史。通过科学家们长期的探测研究以及相应的推论分析，认为地球在最初形成时，其经过的原始过程与太阳的核心以及其它行星的形成过程基本一致，都是在引力作用下吸聚越来越多的星际物质，由此在巨量物质的碰撞以及坍缩过程中积累的能量，转化为内核的热量，从而推动内核温度的持续提升，只不过太阳的核心当时所吸聚的星际物质总量，占据了太阳系所有星体胚胎的绝大部分比例，然后激发了内部物质核聚变的临界，而其它积聚物质的核心，只能依靠继续吸收周围没有被太阳吸收的物质，以及被太阳风吹过来的星际物质，来缓慢增长其质量，最后依据距离太阳的远近逐步形成岩质行星和气态行星。
在地球的形成之初，地球的内部，以及表面的大部分区域，都因高温环境而呈现熔融态，用“一片火海”来形容一点都不过分，正是原始地球的这种状态，奠定了地球由内到外热量存在的基础。随着时间的推移，在以热辐射为主要热量传递方式的作用下，地球的表面热量逐渐向宇宙空间散失，地球慢慢地发生冷却。地球的这种逐渐冷却的过程，一方面推动地球中水蒸气的持续冷凝和升华，对地球表面地形地貌的形成奠定了基础，也为原始海洋的形成提供了水汽和能量的积累条件。另一方面，也在物质密度不同的带动下，从熔融态岩浆中逐渐分离出了比重不同的物质发生相应的沉积，密度越大的向内核深处移动的速率较快，密度较小的则依次留在了外层，推动形成了地球的不同圈层状态。
根据科学家的研究和判断，地球从内向外依次分为地核、地幔和地壳三大圈层的论断也逐步深入人心。在地球最内部，分布着半径约为3000多公里的地核，主要由固态（内地核）和液态（外地核）的铁、镍等形成的致密性、黏稠性非结晶态物质构成，温度达到5500－6000摄氏度，这里压力也非常大，甚至可以达以上百万个标准大气压。在内核的外层，即外地核，温度比内核逐渐降低，呈现的是以液态金属为主的流动性包裹层，这部分流动性的高温金属性物质，为地球磁场的形成提供了物质和运动基础。
在外地核之上，是厚度平均2800公里的地幔层，地幔层又可根据组成物质及其形态的差异，分为上地幔和下地幔两个层次，其中下地幔温度较高，可以达到3500－4000摄氏度，以非晶质的铁、镍硫化物等柔性物质为主；上地幔温度较低，与地壳交界处的温度降至1000摄氏度以下，主要以硅铝、铁镁等矿物质为主。
在地球的最表面，分布着厚度最小的地壳层，其中海洋地壳厚度较小，平均为12公里，大陆地壳较厚，平均为35公里，分别由硅镁、硅铝矿物质为主。一般情况下地壳每下降100米，温度平均升高1－2.5摄氏度。
地球温度保持的内部机制从地球的形成过程来看，地球内核温度之所以下降得很慢，主要原因在于以下几个方面：
原始地球形成之初转化的能量。在地球诞生之前，是由大量的星际物质，通过核心区的引力作用，逐步向内被吸收成为地球的组成物质，而在被吸积的过程中，这些星际物质本身所具有的角动量以及引力势能，都会转化为地球内部的热能。与此同时，这些组成物质之间也会发生剧烈的碰撞和摩擦产生大量热能，在物质沉降的过程中热能被进一步放大而且被封存在内部，奠定了地球热能的基础。
放射性物质的衰变释放的能量。这个过程同样发生在地球形成的初期，大量放射性物质，比如长周期放射性物质钾－40、铀－235、铀－238、钍－232等，以及其它一些放射性物质铝－26、铁－60等等被地球的引力所捕获，逐渐在地球内核处沉积和聚集，在这些放射性物质衰变过程中将会释放大量的能量，从而以热能的形式在地球内部积聚。相较于火星、金星等其它行星，地球所吸引的这些放射性物质的数量明显高出很多，因此在几十亿年间可以为地核的热量维持提供源源不断地能量输入。
外部固态的圈层延缓了热量的对流性散失。一般情况下，固态物质相较于液态和气态，发生热对流的效率明显较低。而在几十亿年的漫长岁月中，地球从外向内逐步因温度的降低而发生固化现象，地壳和上地幔的冷却凝固，形成了密闭性较强的外层岩石包裹层，从而延缓了从内核向外发生热对流的速率，在一定程度上阻碍了地核内部热量的快速散失。
地球温度保持的外部因素对于一个系统来说，决定着这个系统整体温度的高低，还会受到输入到这个系统的能量与系统向外散发热量之间的差异。从地球的角度来看，影响着其温度的保持，至少有以下几个方面的原因：
太阳辐射源源不断的能量输入。既为地球提供了直接的外部输入性能量，同时也是地球上物质循环和水汽循环最直接的能量来源，更为重要的是为地球上生命的形成以及各种生物的演化提供了直接的能量驱动。
地球大气层的保温作用。对于太阳短波辐射来说，大气层除了阻挡和吸收紫外线和一部分高能射线射向地表之外，大部分的能量可以直达地表。而对于来自地球的长波辐射，却有强烈的吸收和反射作用，这部分长波辐射，一方面来源于太阳的辐射能量，还有一部分来自于地核内部缓慢积累传递到地球的热量，正是由于大气层对于长波辐射的吸收和反射，使得地球的热量长时间得以保持，而不是直接暴露在宇宙空间中而快速散失。
总结一下地球之所以从诞生45亿年之后，内核始终处于高温状态，得益于地球形成之初所吸聚物质本身转化的热能、放射性物质衰变释放的热能、外层固态岩层对于热对流的阻止作用等这些内部机制，同时也得益于太阳辐射以及大气层保温这些外部因素的加持，使地球整体上的热量始终维持在一个相对平衡的状态，热量散失的速率非常低，以至于以亿年为单位来衡量差异都较小。不过可以肯定的是，由于地球内核热量的产生机制是不可持续的，随着在更长时间尺度的推移，地球内核的温度还是会缓慢地下降的。
地球诞生在45亿年前的一个原行星盘中，跟随地球诞生的还有太阳、三颗岩石行星、四颗气态巨行星、矮行星以及一些小行星，它们共同组成我们现在所看到的规律运行的太阳系。
诞生太阳系的原行星盘是一个充满大量氢、氦以及各种重元素的气体云，这些物质在引力的作用下，缓慢的聚集形成了各种大小的物质结构，其中以太阳的质量最大，它主导着太阳系中99.86%的物质质量，其他的所有天体只不过是太阳形成后剩下的边角料。由于物质在聚集的过程中引力势能的释放会转化为能量，因此巨大的太阳在其核心首先点燃了核聚变。
同时由于重元素的沉降以及太阳风的剥离，导致了剩余的轻元素被吹到了太阳系的外围，而重元素则会更加靠近太阳本身，因此在太阳内部形成了四颗岩石行星，外围是4颗气态巨行星。同样的行星在形成的过程中，也会由于引力势能的释放，整个星球被加热，所以说，当地球刚开始形成的最初几百万年间，不仅是地核，就连地表也是熔融状态。
不过随着地球以热辐射的方式向宇宙空间中不断地释放热量，在45亿年后地今天，地表早已经冷却，但地核至今还处在高温熔融地状态，这说明地球整个结构地保温能力相当好，不仅如此，地球内核中还有持续地能量供给，这也是地球地核没有冷却地主要原因。
先说下地球地结构地球至今还没有完全冷却的主要原因还是跟地球的质量和体积有主要的关系，如果一个行星体积很小，地核就很容易因为热量的散发而冷却，其中火星就是这样，由于火星的质量只有地球的14%，直径约为地球的53%，科学家也推测，之所火星的地核已经完全冷却的主要原因就是它太小的，保温能力很差。
虽然我们生活在地球上，但是我们人类其实对地球的内部结构不是特别的清楚，毕竟我们看不到地下结构，也不能直接去研究地球的结构，只能通过间接的方式来获取地球内部的信息，我们通过对地震波在不同层传播速度的变化，将地球的结构分为岩石圈、地幔圈以及地核圈。其中在岩石圈之上还有生物圈、水圈和大气圈。
岩石圈就是我们常说的地壳，以氧、硅、铝这些化学成分为主，平均密度为2.9g/cm³，地壳是地球各个圈层中最薄的一层，并且各个地方薄厚差别很大，在高原或者高山地区地壳的厚度可以达到70公里左右，而在海底有些地方的地壳厚度只有1.6公里，整个地球的平均厚度在17公里左右，虽然说地壳最薄，但是我们人类目前最深的钻孔连地壳也没有穿透。因此地球内部对我们来说，还蕴藏着巨大的未知。
地壳之下就是地幔，地幔分为上地幔和下地幔，整个地幔的厚度达到了2850km左右，体积为整个地球的82.3%，质量占了整个地球的67.8%，所以地幔是地球最主要的组成部分，相比于地壳地幔的铁含量明显增加，整体的平均密度要不地壳大为5.1g/cm³，而且温度高达3500－4000摄氏度，为固态和液态物质的混合物。
地幔之下就是地核，地核分为液态外核和固态内核，半径约有3470 km，占了地球总体积的16.2%，但是其质量却高达31.3%，这说明地球内核的物质密度非常大， 主要为铁、镍等物质。温度在4000到6800摄氏度，这里有个问题就是，内核的温度更高为何为表现为固态，原因就是内核的压力非常大，达到了360万个大气压，在这样的压力下导致了铁的高温下的相位表现为固态。外核的压力稍微能低一些，为136万个大气压，所以温度更低的外核表现为液态。
从地壳到地幔再到地核，我们就能发现组成其物质的密度在不断的增加，这时因为地球引力的作用使得更重的元素，在地球形成期间不断地往下沉降造成地，目前的地球重元素还在不断的发生沉降，未来会达到最完美的物质分布状态。
地球为何还没冷却对地球结构的分析我们可以看出，地球的各个层十分庞大，能够有限的阻挡热量向外传递，尤其是上地幔和地壳已经形成了一个固态致密的包裹层，能对地核的热量起到很好的保温效果。而且，地球内部的巨大压力和引力收缩也会为地球内部提供一定的能量。
除了以上的原因，在地球内部还存在着大量的放射性元素，例如：铀－235、铀－238、钍－232，这些放射性元素的衰变也会为地球内部带来源源不断地能量。
所以，地球地核温度的冷却速度非常缓慢，就算等到太阳毁灭，地球的核心也不会因为自身的散热，完全冷却为固态。
