在等着回校和同学⼀起去看《流浪地球2》的时间⾥，我已经被各⼤兄弟院校的球2的科普各种“剧透”，于是重温了球1和科普中对推动地球离开轨道的计算。在⼩说和电影的背景设定下，地球确实可以被聚发动机推着停⽌⾃转并沿霍曼转移轨道离开太阳系。但是，前⼈的计算都是把地球简化成⼀个刚体，或者⼀个有密度分布的近似刚体。有的也考虑到地⽉，地⽊引⼒作⽤和他们的洛希极限，使“⼤部分地球物质”成功逃出太阳系。
做为⼀个“⽼牌的科普up”，看到各位已经分析的⾮常完美了，所以决定以另⼀个视⻆（绝对不是⽔原创数）分析⾏星发动机推动地球离开太阳系时，地球表⾯（着重我们⽣活的地壳）可能会发⽣什么。地球结构⾸先，地球并不是理想计算中的刚体球体，⽽是有着丰富结构的球体，其密度和物质种类是分布不均的；温度和压⼒也是由地表到地⼼逐渐增⼤的分布，结果就是物质的状态随着深度变化，受到压⼒温度影响⽽变化。
因此，想要分析使⽤⾏星发动机推着地球在逃离太阳系，地球的变化，了解地球内部结构是很重要的。⽬前为⽌，地质学家通过钻探，地震波探测，深部样本采样分析，实验室模拟等⼿段，根据不同深度下物质的物理特性，将地球分为了不同圈层结构。⾸先最粗略的划分便是我们熟悉的，由表及⾥的地壳，地幔和地核的三层划分。但是，通过进⼀步分析物态，地球拥有更丰富的圈层结构。
地球圈层结构地壳与上地幔的顶部，组成了约60千⽶厚的固态的岩⽯圈，中间夹着康拉德界⾯和莫霍洛维奇⾯（代表着地震波速和地壳密度的跃变）。岩⽯圈由镁铁质岩⽯、⻓英质岩⽯和地幔橄榄岩组成，平均密度在2.7~2.9g/cm3，底部温度最⼤约1100℃，压⼒最⼤1GPa，具有较⼤的切变模量（越⼤物体越难以变形）和较⼩的体模量（越⼤物体越难以压缩）。
岩⽯圈之下，是⼀种处于部分熔融状态的软流圈，温度范围700-1300℃，由粘度很⼤的“软物质”组成，状态介于流体和固体之间。软流圈的物质处于⼀种活跃的运动状态，并且与上下圈层处于⼀种动态平衡。除去上地幔顶部的软流圈，上下地幔是⼀种切变模量和体模量都很⾼的固态圈层，温度及压⼒范围1300-3700℃，7-135GPa。
处于这种⾼温⾼压环境的物质，其性质和我们⽇常环境所⻅到的地壳物质极为不同，改变其压⼒和温度，它们的体积，晶体结构，和物质的物化稳定性会发⽣⼤幅度变化。继续向下，在划分下地幔和外地核的古登堡界⾯处（深度可达2285千⽶），固态的物质会突变成极⾼密度的液态物质，此时我们进⼊了外核。再往下，前⼈的理论计算结果表明，铁镍地核有可能由六⽅堆积hcp结构相变成为⼀种体⼼⽴⽅堆积的bcc⾼压相结构[1]。
由于需要的相变压⼒范围较⼤，液态外核与固态内核存在着⼀层固-液过渡层（4770-5155千⽶）。在内核附近，温度可达4300-4500℃，压⼒估计达到360GPa，此时铁合⾦的密度达到~12.5g/cm3。以上便是地球内部的圈层结构，他们相互影响，交换物质与能量并达到了⼀种动态平衡，才塑造了我们现在⽣活的地壳。
地球内部的物质交换（Aluminous silica: A major water carrier in the lower mantle - Dr. Takayuki Ishii - HPSTAR）停⽌地球⾃转会发⽣什么？在《流浪地球》中，⽤42年的时间完成了停⽌⾃转。42年对于地质时间来说如同⽩驹过隙，因此对于固体地球的影响极⼤。
当前理论认为，有⼏股超强的⾼温物质流从核-幔边界⼀直上涌到岩⽯圈，被称为地幔热柱。地幔热柱他们将地核地幔的物质与能量从地球深部输运到岩⽯圈附近，对于板块的运动有着重要意义（如南太平洋超级地幔热柱、⾮洲超级地幔热柱）（刘浩，中国科学技术⼤学，2021）有学者认为，我们地球上的各种海洋-陆地，⾼⼭-裂⾕的形成消亡，可能与地幔柱的作⽤有关。
在板块的诞⽣-发展-消亡阶段中，会有数不清的地震，⽕⼭与岩浆活动，其中某些地质活动的烈度可能远超⼈类所记录的，对我们有不可忽视的影响。进⼀步的科学研究发现，固态地核与固态地幔之间，存在着⾃传⻆速度差异，在⾚道附近的线速度差异可达到0.6mm/s，这种差异引发了液态核对流和涡流，强烈影响核-幔对流强度。
假设使⽤⾏星发动机在42年内停⽌地球的公转，由于存在近似液态的软流圈与液态外核对下部圈层的“润滑隔离”，即使地壳能停下来，软流圈以下的地幔地核会有着不同的⾃转速度。地幔-岩⽯圈不同的⾃转速度会改变地幔柱的运动状态，核-幔⾃转速度差异的增⼤则有可能影响核-幔对流强度。如此⼀来，现有的动态平衡就会被打破，新形成的地幔柱将会以⼀种烈度极⾼的形式重塑地壳，那时候是否存在宜居的陆地将是⼀个未知数。
加速地球并推出太阳系会发⽣什么？⽬前地球内部处于压⼒平衡的状态，铁合⾦地核被均匀的压缩，密度⾼达12g/cm3，因此体积是常压下铁合⾦的60%，压⼒下降体积会增⼤[2]。
物质在地球内部被极致压缩（Iron-rich Fe–O compounds at Earth’s core pressures - Drs Jin Liu and Chaojia Lv-HPSTAR）笔者认为当我们开启⾏星发动机的时候，假设岩⽯圈还是完整的，那么整个岩⽯圈⾸先被发动机产⽣的剪切⼒加速，做加速运动。
由于存在两个液态的圈层，⾏星发动机⽆法将剪切⼒传递到液态物质上，因此地幔和内地核不会被加速，地核与地幔会向加速的反⽅向接近岩⽯圈。最差的结果便是开机⼏个⽉⾄⼏年内，下地幔冲破软流圈和岩⽯圈。如果侥幸使⽤某种⽅法将推⼒传递过软流圈到达地幔中部，那么液态外核也是⼀个⽆解问题。
此时，由于地核向加速度反⽅向的岩⽯圈运动，靠近发动机⼀侧地核的压⼒会骤然减⼩，体积增⼤，⽽另⼀侧体积减⼩，引发部分下地幔压缩坍塌。最终地核可能泄露到发动机⼀侧的地壳上，⽽南半球的地壳则会被拉⼊地幔⽤于补充下地幔的压缩亏损。此时的地球有可能回到太阳系刚刚形成的⽕球状态。如果说我们把地球的两个液态圈层冷却到固态，如果是⾃然冷却，凭借着地表“⾼达61mW/m2”的热导率，冷却时间将会是⼗亿年的级别。
第⼆点，使⽤某种⼿段间接加速冷却地核地幔，其所需释放的热量也是极其夸张的。第三点，就算是冷却了地球内部，由于从地表到地核的压⼒梯度⾼达360GPa，某些物质在常温⾼压下，也会出现液态或者“软流”的性质，因此冷却固化地球并不能完全保证推动加速时的安全。
甚⾄是常⻅的⽔，在不同的压⼒环境下也有着极为多变的结构与形态（Venture into Water’s No Man’s Land: Structural Transformations of Solid H2O under Rapid Compression and Decompression - Chuanlong Lin - HPSTAR）因此，启动⾏星发动机改变地球运动状态，很可能不是简单的岩浆上涌地震频发，⽽是地壳完全重塑，地球完全回到“原始⽕球”状态。