【腦洞系列】地震可以產生很強的破壞力,那麽幾級地震能夠震碎地球?

天空之城 2020/12/14 檢舉 我要評論

地震可以產生很強的破壞力,毀壞建築物,撕裂大地,改變地貌,引發海嘯,這是嚴重影響人類的一種自然災害。那麼,地震最強可以達到什麼程度?多少級的地震能撕裂地殼,甚至震碎地球?

地震產生的原因有很多種,這裡只考慮對我們影響最大、最為常見的起因——地殼運動。地殼是地球內部結構的最外層,我們都生活在地殼之上。不過,地殼並非保持固定,而是會不斷運動。

地殼漂浮在地幔的上方,它並非一個整體結構,地質學家將其分為七大板塊。當兩個板塊之間發生碰撞時,板塊交界處的岩層受到強烈的擠壓和衝擊而發生形變。一旦超過岩層的機械強度,它們就會發生斷裂,巨大的應力會被釋放出來,導致地殼發生震動,這就是地震。

目前,有記錄的最強烈地震為裡氏9.5級,這就是1960年發生在智利的瓦爾的維亞大地震,持續時間達到了12分鐘,大量建築被毀,並引發巨大的海嘯。那麼,9.5級是什麼概念呢?裡氏等級是如何定義的呢?

在地震時,會向外釋放出地震波。地震學家通過地震儀可以測量出地震波的振幅,由此就能得到地震的震級和能量。具體而言,地震的能量和震級存在如下的關係:

可以看到,隨著震級的增加,能量呈現指數式地增長。震級每增加一級,能量就會增大31.62倍;震級每增加兩級,能量則會增大1000倍。

根據上式計算可知,裡氏9.5級地震所釋放出的能量為1.1×10^19焦耳,相當於26.8億噸TNT當量。人類引爆過威力最大的氫彈為沙皇炸彈,其爆炸當量為5000萬噸TNT。也就是說,9.5級的智利大地震釋放出的能量超過了53枚沙皇炸彈,甚至達到了目前全球核武庫總當量的1.8倍。

儘管9.5級智利大地震的能量釋放十分巨大,可以讓地球自轉軸發生偏移,並讓地球的自轉速度發生變化。但這種大地震的實質性影響范圍是局部的,地球上的其他地方都沒有受到影響。

6500萬年前,那顆引發第五次物種大滅絕的小行星撞擊地球後,所產生的能量相當於12.5級的地震,結果也沒有撕裂地殼,更不用說震碎地球。

那麼,需要多強的地震才能摧毀地殼?震碎地球又要多少能量呢?

地殼的主要成分為玄武岩和花崗岩,它們在1300 ℃的溫度下會熔化掉。要讓厚度幾十公里的地殼全部熔化掉,所需的能量約為4×10^23焦耳,這相當於裡氏12.5級的地震。雖然6500萬年前的小行星也產生了那麼多的能量,但由於是外部撞擊,大量能量消散在大氣中,所以並不會讓地殼都熔化掉。

另一方面,如果要震碎地球,就需要打破讓地球維持整體的引力結合能2×10^32焦耳,這相當於裡氏18.3級的地震,或者相當於智利大地震的17.8萬億倍。

理論上,地球上不會發生超過裡氏10級的地震。因為岩層的結構強度是有限的,其能量不會無限積聚,到達一定程度就會釋放出來。因此,地球本身是不會震碎自己的。

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