地殼下奇怪的斑點可能是古代岩漿海洋的殘留物？

在地幔深處的神秘斑點可能是礦物沉澱從古代岩漿海洋形成的碰撞。這些被稱為超低速度帶的物體，在地幔深處靠近地核的地方被發現。它們之所以為人所知，只是因為當地震產生的地震波穿過它們時，地震波會急劇地減慢。這表明這些斑點在某種程度上不同於地幔的其他部分，但沒有人知道是怎麼回事。現在新的研究表明這些斑點可能是一種富含氧化鐵的礦物，叫做鎂橄欖石。如果是這樣的話，它們的存在將暗示著一個可能在45億年前就存在的前岩漿海洋

博科園-科學科普：當時一大塊太空岩石撞擊地球，分離出後來成為月球的物質，並可能融化地球的大部分。加州理工學院的礦物物理學教授詹妮弗傑克遜說：如果人們能確定這些斑塊中確實含有一定量的鎂礦，這將表明存在著岩漿海洋，它以這種方式結晶，富含鐵的氧化物沉澱出來，並沉入地幔底部（該研究的負責人詹妮弗傑克遜(JenniferJackson)是加州理工學院(California Institute Of Technology)的礦物物理學教授）。

奇怪的斑點

地幔大約1800英里(2900公里)厚，超低速度帶不到1英里，寬達62英里(100公里)厚。它們能使通過它們的地震波從30%減慢到50%。直接研究這些奇怪的斑點是不可能的，所以不得不模擬地球表面深層地幔的壓力。為了查明礦物鎂橄欖石是否具有超微速度區所見的那種性質，研究人員取了一小塊礦物樣本，把它放在一個壓力室里，用一對鑽石砧把它使勁擠壓，整個加壓裝置小到可以放在手掌中。研究人員從不同的角度對樣本進行x射線轟擊，然後在離開樣本時測量x射線的能量，尋找與礦物晶體結構的相互作用如何改變它們。

在壓力下

研究發現高壓改變了一切。在大氣壓下，從鎂質樣品中發出的波總是一樣的，不管它們穿過晶體的方向是什麼。然而在核-地幔邊界壓力下，波的傳播方向非常重要。波通過晶體的速度可能相差60%，這取決於它通過的方式。穿過該礦物的橫波在一個方向上的速度略小於每秒1.8英里(3公里/秒)，在另一個方向上的速度略大於每秒3.1英里(5公里/秒)。大氣壓力下的波（沿著晶體結構的邊緣）傳播的最快方向是在核-地幔壓力下波傳播的最慢方向。在岩心-地幔壓力下，最快的傳播方向是在實驗室中穿過晶體表面。

圖片：Vadim Sadovski/Shutterstock

這些波傳播方式的差異取決於方向和晶體結構，被稱為各向異性。這對真正的地幔意味著什麼？在那裡也觀察到了各向異性，沒有人真正研究過超微速度帶是否具有這些特徵，但我們有理由認為它們可能存在。如果冷卻-岩漿-海洋理論是正確的，並且地幔深處存在鎂橄欖岩，那麼在俯衝過程中，大陸地殼被推入地幔深處，將其推壓、擠壓、推入各向異性的結構中（俯衝是指一塊地殼向另一塊地殼下擠壓，然後潛入地幔，就像今天加州海岸發生的那樣）。

如果能找到它，這將是一個很好的證據，表明這種古老的板塊俯衝和包含這種富鐵氧化物的超低速度帶之間的相互作用。現在傑克遜希望與地震學家合作，看看進入超低速度區的地震波是否會因行進方向的不同而產生不同的結果，這將進一步支持magnesiowustite假說。這種由板塊形成的礦物的存在，可以讓我們了解地球岩漿海洋及其結晶。其研究發表在《地球物理研究雜誌:固體地球》上。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《Journal of Geophysical Research》｜文：Stephanie Pappas/LiveScience｜DOI：doi.org/10.1029/2017JB015349

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