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地球深处的地震之谜暗示了月球的起源!月球曾为地球的一部分

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在非洲和太平洋中部的深处,隐藏着许多地质奥秘。在地幔底部近 2890 公里的地方,科学家发现通常用于观察地球内部的地震波,竟出现了神秘的减速,就好像这些震波“被困在果冻中一样”。 

这些可能有数百公里宽的区域被称为超低速区(ULVZs),到目前为止,它们的起源仍然是个谜。但是现在,一个地质学家团队有了新的发现:通过模拟这些神秘地带的形成条件,地质学家们有证据表明,这些“神秘减速区”实际上是数十亿年前沉入地幔底部的古代物质的斑块。 

研究人员于 12 月 30 日在 Nature Geophysics 上发表了他们的发现。如果他们的模拟是真实的,那么 超低速区可能是了解早期地球状况的窗口。

多年来,科学家们一直不确定超低洼地带到底是什么,或者是什么造成了它们。这些区域出现在地幔的底部,位于地球外核的边缘。科学家们知道这些区域的密度比周围的地幔大得多,但这只是提出了更多的问题而不是答案。而知道它们是如何形成的可以回答其中一些问题。

超低速区的物理特性与它们的起源有关。但很遗憾,它们的起源就像关于它们的其他东西一样模糊不清。一些科学家认为超低速区可能是火山热点的岩浆来源,因为它们位于太平洋的夏威夷和萨摩亚的火山下。但是许多其他已知的超低洼区并不与火山对齐,所以这似乎没有什么意义。

大多数关于超低速区的理论都认为它们是由某一层物质构成的。 但这还远远不能确定,具有多层的超低频辐射区会有截然不同的性质。

研究人员专注于一个超低电压区的区域:位于澳大利亚东北部珊瑚海的深处,那里是大堡礁的所在地。这是一个理想的地点,因为地震在那里经常发生。这些地震会产生大量的地震波,科学家可以用它来观察地球内部的情况。

但是他们观察到的地震波特征,即使是来自海洋最深处数千英里以下的地震波,也只能提供模糊和不确定的超低频区图片,所以科学家们转向了用理论模型来进行模拟的这一路径。他们创建了包括超低频区在内的地球内部理论模型,并模拟地震波在其中震荡,以确定这些波对于虚拟地球上的观察者来说会是什么样子。在各种条件下进行模拟,他们将结果与他们在珊瑚海下观察到的情况进行比较,以了解每个模型的匹配程度。

其中最大的发现之一是,模型提供了超低速区内部有着分层的证据。据他们所知,这是第一个显示出这种证据的研究。

他们的模型还显示,这些层并不均匀。它们的组成和结构有很多不均匀之处。研究人员认为,这些层一定是在地球历史的早期形成的。

研究人员认为这可能与地球相当年轻时的一场大灾难有关。45亿年前,一个被称为忒伊亚(Theia )的行星与地球相撞。在这场撞击之中,可能有地球的一部分碎片在巨大的冲击之下飞向了太空,后来变成了月球。

撞击的巨大能量会把地球带走一大块,并留下一片混合熔岩的海洋,里面塞满了各种气体和晶体。随着这片海洋的冷却和自我整理,成为今天的地幔和地壳,密度较大的物质可能已经下降到底部而没有混合。这种致密的物质就构成了今天超低频辐射区的基础。

当然,这只是一种理论,而且只限于地球的一个角落。研究人员说,通过从超低速区中收集更多的细节,他们可以更多地了解古代岩浆海洋是什么样的。

论文题为"Internal structure of ultralow-velocity zones consistent with origin from a basal magma ocean",于12月30日发表在Nature Geophysics 上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文

https://www.nature.com/articles/s41561-021-00871-5

标签: 地震波 超低速区 月球

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