地球的内部是什么样的？是泥土吗？ 第1页

不是，实际上泥土只占地球很少一部分。

地球是一个非均质体，内部具有分层结构，各层物质的成分、密度、温度各不相同。我们对地球内部的了解主要来自对地震波的研究，根据地震波在地球内部不同深度传播速度不同分为三层，外层是地壳，中层是地幔，内层是地核，地壳与地幔的分界面是莫霍面，地幔和地核的分界面是古登堡面。结构如下图所示：

地壳是地球的表面层，也是我们生活生产的空间，其厚度很薄，但非常不均匀，大陆下地壳的平均厚度为35千米，最厚的是我国青藏高原地区，厚度在65千米以上，海底的地壳厚度只有5-10千米，整个地壳的平均厚度只有17千米。

地壳为岩石层，上层为花岗岩，下层可能为麻粒岩和闪岩，海底则是橄榄岩。而土壤只是地壳表层一层物质层，土壤由岩石风化产生的矿物质、动植物、微生物的残体腐解产生的有机物、水分、空气等组成。地壳的温度随深度增加而增加。

地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”，厚度约2865千米，地幔物质的主要成分可能是同橄榄岩相似的超基性岩，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。一般认为上地幔顶部存在一个软流层，可能是岩浆的发源地。软流层以上的地幔部分和地壳共同组成了岩石圈。下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。地幔由上而下，铁、镁的含量逐渐增加。

而地核是地球内部最深的一层了，平均厚度约3400公里。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层，外地核厚度约2080公里，物质大致成液态，可流动；过渡层的厚度约140公里；内地核是一个半径为1250公里的球心，物质大概是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。地核的温度和压力都很高，估计温度在5000℃以上，压力达1.32亿千帕以上，密度为每立方厘米13克。

地球内部随着深度增加，温度不断上升，但地球表层是热的不良导体，来自太阳的巨大热量并不能穿透地表，因此地球内部的热量主要来自内部放射性元素的衰变。

当然，作为一名物理专业的学生，我更关注另一个问题，我们都知道，铁原子的比结合能是最高的，铁核不管是向上聚变还是向下裂变都是需要吸收能量的。那地球内部的铁，以及比铁更重的原子是哪里来的呢？

这个问题就与地球的诞生甚至是太阳系的诞生有关了。

首先，我们需要了解宇宙中的元素是怎么来的，现在我们一般认为宇宙的诞生是来源于一场大爆炸，爆炸之前宇宙是一个奇点，能量无限高，密度无限大。后来，它热炸了。大爆炸后四种相互作用力先后分离出来， 秒，质子和中子形成。大爆炸4s后，形成原子的基本例粒子，如质子。中子、电子等都已稳定成型。但此时温度仍然较高，无法形成原子核。大爆炸3min后，氢核与氦核形成。后来，随着温度不断降低，各种元素不断形成，目前我们认为元素形成经历了8个阶段（以下为参考文献4原文）：

1. 氢聚变形成氦，宇宙的绝大部分和几乎所有恒星都是主要由大爆炸期间产生的H和He组成；
2. 氦聚变形成碳核；
3. 粒子与氖反应相继形成镁、硅、硫、氩等过程；
4. e过程：钒、铬、锰、铁、钴、镍等形成；
5. 慢中子俘获过程（s过程），当温度降到低于10K时，中子失去自由，并开始衰变或与质子结合，生成H、D、He、Be和少量Li；
6. 快中子俘获过程（r过程），以Fe为起始物质，通过持续数秒钟超新星爆炸产生的连续快中子俘获反应，生成富中子核素，即质量数A＞209的全部核素的核过程，该过程因重核发生裂变而截止，截止点在质量数A为260附近；
7. 质子俘获过程（p过程），发生在温度约10K时，超新星激波穿越其外层富氢的气圈时，以s和r过程的核素为初始核，通过（p，γ）反应生成较轻的富质子核素（A＜150），或（γ，n）反应生成较重的富质子核素（A＞150）的核过程；
8. 氘、锂、铍、硼等低丰度轻元素生成过程（x过程），是一个高能吸热核反应，锂、铍、硼和硼核素由恒星系中宇宙线的高能粒子（ eV）与C、N 和O为主的星际物质相互作用生成。

可以看到，铁以上的元素主要来自超新星爆发。

而关于太阳系的形成，目前也有很多假说，最流行的是星云假说。当然还有碰撞说，潮汐说等学说，但受到了很多质疑。

所谓的星云假说是这样的。宇宙再大爆炸10亿年之后，温度降至18K，已经足够冷却，开始出现星系和恒星。而恒星的寿命与质量有关，质量越大，演化越快，寿命越短。因此，在几十亿年后，一些早期演化的恒星便有可能已经“寿终正寝”，迎来超新星爆发。重新变成云雾状的尘埃和气体。太阳就是在这些尘埃中诞生。

有一种可能的情况是。在50亿年前，有一个大星云，在万有引力下收缩，同时又由于内部的湍涡流碎裂成许多小星云，其中一共就是太阳系的前身，我们把这个小星云称为“太阳星云”，“太阳星云”在万有引力作用下继续收缩，同时旋转加快，形成星云盘，星云盘中的物质不断收缩聚集，形成许多“星子”。“星子”不断吸积，吞并，中心部分形成原始太阳，原始太阳周围形成行星胎，最终演化为太阳和八大行星。目前，我们认为太阳的形成在45.67亿年前。

太阳系形成早期，星云聚集大概形成约一百万的小行星，相互作用的引力使得最大的小行星具有近似岩性且在共面的轨道，这有利于他们清扫轨道上的其他较小的物体，相互碰撞使得小行星逐渐凝聚成长，地球就是在这样的情况下诞生的。大约在45.5亿年前，地球还只有现在的1/2大小，而在45.3亿年前，地核就已经形成。目前，太阳系的行星分为内行星和外行星，内行星包括水星、金星、地球、火星，主要是岩石和金属，外行星是木星、土星、天王星和海王星，主要是行星形成的原始产物。内行星密度高，体积小，外行星密度低，体积大，这也反映了早期太阳星云的温度梯度。

在太阳系形成约1亿年后（也有说是5-6亿年后的），一块不知重量的大岩石被抛入太阳系，太阳系迎来一次大撞击，这次撞击完成了内行星的主要建造过程，这次撞击不可能添加足够多的物质影响地球的总体组成，但地球确实在40亿年前-39亿年前迎来一次短期的再度增大事件（增加了10%），初步形成了现今大小的地球。

因此，地球中的重元素主要来自于早期太阳系形成时的原始星云，而这原始星云的物质主要来自于超新星爆发，这也解释了地核的形成，不过这也只是假说，目前我们对太阳系及地球的形成仍有许多不了解之处，希望各位中科院同仁继续努力。

参考资料：

地球内部结构 - 基础知识 - 化石网 (uua.cn)

地球的内部结构_百度百科 (baidu.com)

土壤（地表物质层）_百度百科 (baidu.com)

[3]李三忠,张臻,孙文军,戴黎明,张国伟.前寒武纪地球动力学(Ⅰ):从宇宙环境到原始地球[J].地学前缘,2015,22(06):1-9.