不法400英里深处发掘比珠穆朗玛峰更加高山峰(

作者: 必德电竞  发布:2019-05-22

科学家发现在上地幔和下地幔交界处、地下垂直410英里深处有一座比珠穆朗玛峰还要高的巨大山脉,而且其山脊和裂缝可能比地面上任何山脉更崎岖不平。

地球表面的世界一直以来被人类所占据,但是地表下的世界呢?人类极少踏足的世界到底长什么样?似乎人类从未探知过。

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近日地球物理学家利用玻利维亚一场大地震的数据,在我们脚下660公里的地幔过渡带底部发现了山脉,向我们展示了一个未知的世界。虽然他们的统计模型不允许精确测量高度,但这些山可能比地球表面的任何东西都大。研究人员还检查了过渡带的顶部(地表下下410公里),没有发现类似的粗糙度。

图片来源:nasa / jpl

普林斯顿大学(Princeton University)的研究者利用玻利维亚1994年一次8.2级的地震的震波数据,发现了地下这些山脉和上下地幔交界处的地形情况。

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上下地幔的交界处也叫“过渡层”(Transition Zone),约155英里厚。研究者们发现我们地球的内部远比现在所知的更复杂。

据了解,来自普林斯顿大学的地震学家杰西卡·欧文与当时的研究生吴文波和另一位合作者合作,利用分散的地震波测定了地幔内一层过渡区的顶部和底部的粗糙度。他们发现,位于410公里以下的过渡带顶部大部分是平滑的,但660公里以下的过渡带底部,在某些地方比全球地表平均水平粗糙得多。科学家甚至称,在660公里的边界线上,有比落基山脉或阿巴拉契亚山脉更强的地形!这是令人惊叹的发现!

科幻小说家儒勒 · 凡尔纳曾写过《地心历险记》,描述人类从火山口通往地心的恢宏冒险,但有件事恐怕连他都没有料到。

普林斯顿大学地质学家Jessica Irving和Wenbo Wu发现,在过渡层的顶部,大约地下255英里深的地方,大部分是很平滑的,但是到了410英里深的地方,地貌发生了极大的变化,变得非常粗糙。

在这项研究中,关键数据来自1994年玻利维亚发生8.2级地震。科学家称,最好的数据来自7.0级或更高级别的地震,因为它们向各个方向发出的冲击波可以穿过地核到达地球的另一端,然后再返回。我们知道,科学家为了深入观察地球,必须通过考察地球上最强大的地震波,这些波是由大地震产生的。大地震比小地震的威力要大得多——里氏震级每上升一步,能量就会增加30倍,而大地震不会将能量消耗在地壳中,而是能让整个地幔运转起来。

据外媒SYFY报道,普林斯顿大学的地球物理学家通过研究1994年玻利维亚地震的地震波数据,才真正发现山脉不仅仅是地球表面的一部分,也是地球内部的一部分。

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地震波是唯一能看到地球内部的方法,因为当地震发生后,地震波会穿过地球,当波遇到不同的材质、矿物质和结构时,它们会像光遇到物体一样被反射回来,这就提供了地球内部的粗略写照。

Wu说:“我们知道任何物体表面都是不光滑的,因此会分散光线。”地震波也是一样,反射后的地震波会带有能反映物体表面平滑度的数据。

随后地震学家和数据科学家使用强大的计算机,包括普林斯顿大学的Tiger超级计算机集群,来模拟地球深处复杂的散射波行为。这项技术依赖于地震波的一个基本特性:它们的弯曲和反弹能力。就像光波通过棱镜时能从镜子上反射或弯曲一样,地震波直接穿过均质岩石,但遇到任何边界或粗糙度时就会反射或折射。

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Irving说,要探测地球内部的情况,地震越强、发生的位置越深越好。“震波向所有方向扩散,能经过地核抵达地球的另一端再回来。”因此大规模地震的数据将带有它们途经情况的信息。

“我们知道,几乎所有的物体都有表面粗糙度,因此会散射光线,这就是为什么我们可以看到这些物体其散射波携带有关表面粗糙度的信息。在这项研究中,科学家研究了在地球内部传播的散射地震波,以限制地球660公里边界的粗糙度。

图片来源:NASA

这样的研究将帮助我们了解地球形成的历史,以及热量和各种地质材料在地球不同深度层次之间如何移动和变化。

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科学家通过分析1994年地震的数据,利用普林斯顿大学的Tiger超级计算机群,大致推算出在距离地表660公里的地下,有一座庞大的地下山脉,其山峰比珠穆朗玛峰还要大。

但是无人能解释地下为什么会形成如此巨大、不平坦的山体结构。

结果研究人员发现这个边界比我们生活的表层还要粗糙。换句话说,在660公里的边界线上,有比落基山脉或阿巴拉契亚山脉更强的地形。但是在这个边界上也不是完全雷同,粗糙度也不是均匀分布的,正如地壳表面有平滑的海底和巨大的山脉,660公里的边界有粗糙的区域,也有平滑的部分。研究人员还检查了地幔中部“过渡带”顶部410公里以下的一层,他们没有发现类似的粗糙度。

而地下660公里的位置,刚好是一条间断面的分界线,将地幔分为上层和下层。

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这份研究近期发表在《科学》期刊上。​​​

科学家兴奋地称,这是一项重要的发现,660公里的边界线上存在的粗糙度对于理解我们的星球是如何形成并继续运转的有着重要的意义。这一层将占地球体积84%的地幔分为上下两部分。多年来,地球科学家一直在争论这个界限到底有多重要。特别是,他们已经研究了热量是如何在地幔中传播的——热岩石是如何从地核-地幔边界(大约2000英里以下)顺利地向上移动到地幔顶部的,还是这种转移在这一层中断了。一些地球化学和矿物学证据表明,上地幔和下地幔在化学上是不同的,这支持了这两个部分在热和物理上不混合的观点。另一些观测结果表明,上地幔和下地幔之间没有化学差异,这导致一些人提出所谓的“混合良好的地幔”,即上地幔和下地幔参与相同的传热循环。

那么,究竟是什么原因形成了这些地下山?

而现在,通过这项研究科学家发现660公里边界线较平坦的区域可能是由于更彻底的垂直混合,而较粗糙的山区可能是由于上地幔和下地幔不混合而形成的。

必德电竞,科学家推测,史前海底的大块沉积物有可能沉入地幔,然后堆积成了山脉,这意味着那里可能有地球的早期遗迹,甚至是最初形成时的碎片。

此外,研究人员还发现,存在于大尺度、中尺度和小尺度上的粗糙度,理论上可能是由热异常或化学异质性引起的。但是吴解释说,由于热量在地幔内部的传输方式,任何小规模的热异常都会在100万年之内被消除。这只留下化学差异来解释他们发现的小规模粗糙度。

公开资料显示,内地核是地球最深的部分,距离地表5150-6276公里,它可能由铁镍合金组成,大概与太阳表面温度相同,约为5700开氏度。

这些结果令人兴奋之处在于,它们为我们提供了新的信息,帮助我们了解已经下降到地幔中的古代构造板块的命运,以及古代地幔物质可能仍然存在的地方,最终帮助我们揭开地球历史地质变化的面纱。

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