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如果地球的鐵元素瞬間消失 30s 然後恢復到原位。世界會變成什麽樣子?

2021-05-24知識

地球鐵元素消失的第1秒。

地核消失88%,地球內部形成幾乎半個地球半徑的空腔。

消失約5%物質的地殼和地幔在1秒內,下沈約2~3米左右,地表下墜極速5m/s左右。

一些原本富含鐵元素的地表,因下方形成空腔,山體的下墜速度可超過7m/s。

  • 說明:推理和數據演算,放在後文。關於重力、膨脹等,該考慮的基本已經考慮。
  • 因為身體內鐵元素的消失,全球所有人在震撼中缺氧,出現窒息感。

    眾多鐵元素為主體的建築、巖石解體。地球級的地震波開始湧動,震碎了幾乎所有的人造建築,以及因鐵元素而消失的脆弱山體。

    地殼出現裂縫,幾乎所有的火山內部,熔巖開始向火山口湧去。

    海水在強大的震蕩波面前,正在形成史無前例的海嘯。

    地球鐵元素消失的第3秒。

    地殼下沈20米左右,下墜極速15m/s左右。

    絕大部份人的開始眩暈,那麽尚沒有暈倒的人,看到了天崩地裂的場景。

    寬大十數米的巨大裂縫瞬間出現在身前,無限縱橫,割裂城市、鄉村,以及山川,無數人跌入深淵。

    一座座火山在地殼下沈的強大擠壓下,開始噴出高速的炙熱熔巖。

    海洋中已經形成高達數十米的海嘯,隨著地球震蕩波的增強,原本綿延起伏的山川,因為鐵元素消失變得十分的脆弱,在劇烈地震波中紛紛解體。

    地球鐵元素消失的第10秒。

    地殼下沈200~300米,下墜極速30~50m/s。

    由於大腦缺氧,幾乎所有人都已經失去了意識。天上的飛鳥已全部墜下大地,所有的走獸也已全部倒地。

    高達數百米的海嘯,已經開始沖擊沿海地區,幾乎瞬間摧毀和吞噬人類脆弱的建築。火山噴出的熔巖已高達千米。

    如果有人還沒有失去意識,將看到身邊無數熔巖噴柱的末日場景。

    超級風暴也正在形成,即將席卷大地。

    地球鐵元素消失的第30秒。

    地殼下沈2000米左右,下墜極速100~150m/s。

    除了火山外,大地上新出現的裂縫也開始直接噴出熔巖。在史無前例的地震波前,海嘯落差已經拉大到數千米以上,正在以空前的速度沖擊海岸。

    由於地殼中含有4.75%的鐵元素。很多自然結構中,原本存在的鐵元素起到穩定結構,地震波的進一步加強,無數的巖石也直接化成了齏粉。

    無數已經暈闕過去的人類和其他生命,也在強大的破壞力面前而死亡,甚至灰飛煙滅。

    地球鐵元素恢復的第0秒。

    由於地球內陷的時間太短,地核內部的空腔僅僅被填充了很小的一部份。

    我們不妨認為,題主所說的恢復到原位,是指原來的物理、化學、生物結構尚未完全破壞,鐵容易恢復的,就全部恢復過去。而結構已經完全破壞的,則只能以單質的形式存在。

    那麽地核消失的絕大部份鐵內核,生物中消失的鐵元素,以及一部份分子中的鐵元素也能恢復回去。

    但是,當地核被填滿的剎那,整個地球物質以超過100m/s的沖擊到地核上。

    沖擊產生的能量高達 5.67\times10^{28} J , 相當於導致恐龍滅絕的,1355萬個希克蘇魯伯隕石的轟擊。

    而那些沒有死去的人,在此時恢復意識, 將看到無比驚人的末日場景:

    在空前的沖擊之下,地球中哪怕達到10^10pa強度結構的物質,也會變得無比的脆弱。

    在宏觀的視角下,整個地球看起來更像似液體內部的震蕩。

    地殼中的無數物質,都被強大的反作用力,沖擊到至少數百米的高空上。

    而地球決裂的巨大裂縫中,則可以 在短時間噴出超過1億平方千米的熔巖,足以在陸地上形成熔巖海。

    但陸地很快就要消失了,因為在高達數千米的海嘯,以及地球物質自身的強大沖擊下,已經失去穩定結構,甚至解體的山川被很快磨平。大陸板塊也變得支離破碎。

    海嘯將以音速級別,迅速席卷所有的大陸。

    地球鐵元素恢復的第1天。

    以喜馬拉雅山脈為首的巨大山脈,甚至馬利安納海溝 ,也在地球後續的海嘯、震蕩的巨大作用力中逐漸被磨平。海洋逐漸淹沒了所有的陸地,整個地表上只有奔騰的滾燙海水。

    在這一天的時間中,還有大約1/3左右的海水灌入巨大的地球裂縫,然後在超過上千度的地幔中被加熱。同時還有大量的熔巖不斷噴出地殼,加熱著海水。

    大約在一兩天的時間內,整個海洋中的海水都會沸騰。

    地球鐵元素恢復的第10天。

    隨著地球震蕩,不斷交換的熱物質,最終導致整個海水的蒸發。

    地球原本撞擊產生的 5.67\times10^{28} J 能量,也在地球物質的不斷摩擦中,全部轉化成了地球內部的熱能。

    而這些新產生的熱能超過海洋全部蒸發總熱量的18倍。

    這些能量將產生大量的熔巖,令地表形成熔巖海,以水蒸氣為主的大氣,溫度將高達數百攝氏度。。

    整個地球再次變成45億年以前的狀態,無數鐵元素開始在熔巖海中重新生成相應的化合物。

    由於大氣存在無比致密的水蒸氣,整個地球的熱量輻射很慢。

    不過,此時的地球和45億年前,還是有一定的差異,那就是地殼和地幔的溫度比起45億年前低了很多。它們會吸收地表的熱量,這會令地表的溫度比起45億年前的降溫速度快很多。

    地球鐵元素恢復的第30天。

    隨著地殼和地幔的吸熱,地表的熔巖海逐漸冷卻,封住裂縫以及火山,大氣中的溫度開始降低。

    地球鐵元素恢復的第10年。

    地球已經降溫,液態海洋再次形成。

    堅硬的地殼和巖石也再次生成。

    新的生命,正在重新孕育。

    ……

    以下是相關數據的計算推導過程:

    地球上的鐵元素占比32.1%,其中地殼含量4.75%,地幔含量5.8%,地核含量88.8%。

    地核密度13g/cm^3,消失的鐵被地殼、地幔中的鐵元素一平均,不妨取10g/cm^3的密度。

    地球質素:5.965×10^24 kg。

    消失鐵質素為:1.917×10^24 kg。

    換算出體積為:1.917×10^20 m^3

    地球體積為:1.083X10^21 m^3

    得,新地球的體積為原來的:82.3%

    不過,鐵元素消失之後,地球重力也等比列降低32.1%。

    地球內部密度和壓強具有一定的關系,所以質素降低之後,新地球的體積實際也會膨脹。

    對於原來的地球,物質之間的作用力和重力是平衡的,猶如收縮平衡的彈簧一樣。

    對於拉開的彈簧,自由落體的時候,一開始彈簧的下端是靜止的:

    值得註意的,雖然彈簧下端靜止,但彈簧重心的下墜符合自由落體。重力勢能的變化,也和非彈簧等效的。只不過,重力勢能一部份轉化成了彈性勢能。

    這便是因為彈簧下端力的平衡,相反如果這是一根壓縮的彈簧,自由落體的時候,一開始上端會保持不變。地球重力的減少,就會類似壓縮彈簧的效果。重力消失32.1%的瞬間,地球會以32.1%的重力膨脹。

    理論上地表不會出現下墜效果。

    但是,地殼和地幔也消失了約5%的物質,內部無限無數多的空腔。

    這些空前會吸收地球膨脹的力量,這會造成地表受到的膨脹作用力很低,甚至沒有。最終導致地表受到的力量依舊以新重力為主,並不導致下墜。

    最下來推算一下地球塌縮的具體尺度:

    地球除了內核外的最高密度約10g/cm^3,一部份會成為相同密度的地球內核,令一部份則密度降低而膨脹。由於地球是球形,所以膨脹比率會比地球質素損失比率32.1%低不少。

    預估膨脹10%~20%左右,不妨取平均值15%。

    那麽,新地球的平均密度是原來的(1+15%)×82.3%=94.6%

    那麽新地球半徑為原來的: \sqrt[3]{0.946} =98.17%,損失約1.8%,合115km。

    但鐵元素消失後的30s,地球真的能塌陷這麽多嗎?

    實際並不能。

    地核消失之後,地表的重力加速度降低為0.7G左右,由於地心空陷,大部份區域將幾乎呈現自由落體的趨勢。

    由於下落路程較短,重力加速度不妨取近似不變。

    h=gt^2/2=3150m

    塌陷最高速度200m/s左右。

    也就是說,30s的時間,最多塌陷3km左右,僅僅只是理論塌陷的2.6%。

    也就是說,在30s秒後,鐵元素還是能夠勉勉強強塞回去的。但地球上因為塌陷產生的龐大能量,以及出現的巨大裂縫,卻是無法避免了。

    對於地表生物,真正的災難是塌陷的後續效果。

    雖然地表的最高理論塌陷是3150m,但其實對於整個地球來說,地心某一處的重力僅僅受到內部質素的影響,所以重力會逐漸降低,而重力大小幾乎呈直線變化:

    雖然地球內部密度大於地表密度,但球形隨著半徑的增長體積冪增長,塌陷主體受到的重力比重力的中值大一些,塌陷距離1500~2500m,不妨取2000m。

    那麽塌陷產生的總能量為:

    E=mgh=5.67\times10^{28} J

    可能大家對這個能量沒有什麽概念,不妨換算一下。

    一噸TNT釋放的能量是4.183×10^9 J

    地球塌陷釋放的能量,相當於1355億億噸TNT。

    而導致恐龍滅絕的希克蘇魯伯隕石,也不過100萬億噸TNT。

    地球的這一次塌陷,則相當於1355萬個希克蘇魯伯隕石的轟擊。

    地球塌陷的2000m,講導致表面積損失320191平方公裏。

    如果出現十條繞地球周長的裂縫,這個裂縫的寬度也將達320191/400760=0.8km,也即800m。

    雖然地球的狀態,沒有這張圖這麽誇張:

    但熔巖必然在重壓下,朝著地表瘋狂噴湧。

    內部釋放出的上千度的熱物質,不停加熱著海水。

  • 海洋平均深度3798米,水比熱容大約是熔巖的數倍。而熔巖降低的溫度,也大約是水溫度升高的數倍。
  • 第一時間噴出的熔巖大約能把海洋加熱到七八十攝氏度。大地巨大的裂縫,如果沒有及時填補,後續的熔巖足以上海洋沸騰。
  • 沸騰的海洋已經是相當足夠幸運的了,實際四大洋的絕大部份海水,都會因為巨大的裂縫而沈入地幔。

    地幔兩三千的溫度,加上裂縫深度幾乎接近地心,具有巨大的接觸面積,所有流入的海水,將被加速沸騰。不過要讓海水完全蒸發,大約至少需要持續數日以上。

    不出半個月,地球海洋將全部不復存在。

    地球原來的總空氣質素約5000萬億噸,新產生的水蒸汽質素是138.6億億噸。

    新大氣是原大氣質素的278倍,而大氣壓強和質素成正比。

    不僅大氣壓強增加200多倍,大氣的溫度也達到數百攝氏度。

    總的來說,鐵元素消失的前30s只是前奏,帶來的後續效果才是最致命的。