在地球深處,科學家發現一座比珠穆朗瑪峰更高的山和奇怪的斑點
在我們身處的這顆星球中,內部的景象正在出現一種顛覆性的轉變。
「我們生活在一塊由岩石和金屬組成的星體上,這個大塊頭圍繞著一顆單調的恆星不停旋轉」,1996年,卡爾·薩根(Carl Sagan)在最後一次天文學的採訪中這樣說道。
這是對地球的一種過於簡單化的描述,但在很長的一段時間中,多數科學家都認同這種說法。事實上,還沒有什麼辦法能直接探索地球的內部。離地球內部最近的就是俄羅斯北極地區的科拉超深孔,這也是有史以來最深的洞,深達12263米,但也僅僅是地表到地心距離的0.2%罷了。所以即使是現在最好的科學地圖,也不比我們中學教科書里的卡通畫好多少,因為它僅僅能看出一個地球外殼,一個內核,還有它們中間被稱為地幔的一個厚層。
地球內部的豐富景觀
隨著技術的進步,現在對地球的探索情況也有了很大的改變。加州大學伯克利分校的芭芭拉·羅曼諾維奇(Barbara Romanowicz)等研究人員正在利用地震波掃描地球的內部,就像醫生藉助超聲波能觀察到病人體內的情況一樣。這些研究人員看到的不是一個簡簡單單的大礦石,而是其中更為複雜的細節,是整個動態變化著的豐富的內部景觀。
地幔從截面來看是層層疊疊的,就像洋蔥一樣,主要的躍遷發生在250英里(約402公里)和410英里(約660公里)以下。在410英里的高度上,研究人員最近發現了一個巨大的內部山脈,其中的山峰可能比珠穆朗瑪峰還要高。「最近,我們在地下1000公里深的地方發現了另一個變化,」羅曼諾維奇介紹說。
這些岩層被升高的熱岩柱劈開,而在這些連在一起的高溫岩石下面,有兩塊奇怪的巨大斑點。這兩個斑點的大小都和澳大利亞差不多,一個位於非洲下面,一個位於太平洋之下。
「看到的越多,我們越明白這和教材上那種標準的卡通畫完全不一樣。」,羅曼諾維奇說,「對於地球動力學學家來說,這是一場徹底的革命。」
地幔斑點的困惑
地幔團塊對地表的生命有不小的影響,所以研究者對它格外的關注。最近,牛津大學的地震學家瑪麗亞·特希姆希斯特連科(Maria Tsekhmistenko)的研究證實了這些斑點是地幔熱羽流的來源,而這些熱羽流一旦浮出水面,就會引發毀滅性的超級火山爆發。
特希姆希斯特連科的研究發現了,非洲所處的地表下的斑點和拉留尼昂地幔柱(目前位於馬達加斯加東部留尼昂島下)之間存在緊密的聯繫,在6700萬年前,這些地幔柱就在印度引發了一波火山噴發,當時地球正經歷大小行星的撞擊,恐龍也正走向滅絕,火山噴發無疑對這一切又造成了二次打擊。
除此之外,其他的火山羽形成了巨大的火山,這些火山造就了冰島,並且繼續推動黃石河之下的地貌運動。「在過去的幾億年中,這些地幔運動、氣候變化和大規模的動物滅絕之間存在著高度的相關性。」 特希姆希斯特連科說。
然而,地幔斑點的性質一直是個謎,很大程度上是因為特希姆希斯特連科和她的同事研究的地震波,只能間接揭示我們星球的內部結構。波速的快慢取決於它們所穿過材料的溫度和成分。接著,用於測量地面運動的儀器可以用來探測這些地震波,並對其進行分析,來解釋地震波通過的結構。
然而這種方法也有缺點。這種方法不能區分開溫暖、緻密的材料和較冷、較輕的材料。這給揭示地幔斑點的性質留下了很大的謎團。
劍橋大學的地球物理學家桑內·科塔爾(Sanne Cottaar)對這些斑點進行了廣泛的測繪,他認為這些斑點是在地球歷史早期沉入地幔底部的高密度岩石。「它們位於較熱的核心頂部,因此會隨著時間的推移而升溫。之後,高溫會使它們的密度降低,」 科塔爾解釋道。
這些斑點就像鍋上的蓋子——爐子里的熱量漸漸升高,直到爐子裡面的東西沸騰並溢出,有時這種溢出的結果可能是災難性的。
生活在洋蔥星球上
這一結論與羅曼諾維奇關於地心的新觀點相吻合,都認為地心是一層又一層重疊的洋蔥狀。科學家們曾經把地幔描繪成一個單一的厚層,在地核的熱量影響下緩慢地攪動著。他們總結說,一個整齊而又不斷起伏的環流拖拽著地殼,移動著大陸,重塑著海洋。
(王朵朵)


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