研究發現:地心附近有行星演化早期物質

【2022年01月03日訊】(記者康怡兒編譯報導)2021年12月30日發表於《自然·地球科學》(Nature Geoscience)期刊的一份研究發現,在地幔層的深處、接近地核的地方,有一層很特殊的物質,震波到了那裡傳遞的速度一下子放慢了一半。

研究人員把這種結構稱為「超低速帶」(Ultra Low Velocity Zones,ULVZs),它不均勻地分布在地核的外面、地幔層的最下面。現有的地球演化理論無法解釋為什麼在這個地方突然會分布著這些結構。

這份研究還發現這種結構的裡面還分成很多層,這太奇特了。研究人員無法解釋這樣的結構是在怎樣的地質演化過程中形成,只知道它來自距今幾十億年前的地質演化活動。

主要研究者之一美國猶他大學(University of Utah)地質與地球物理系副教授邁克爾·索恩(Michael S. Thorne)說:「在我們所知道的地幔層所有的結構中,超低速帶最奇特。真的,這些區域也是地球上最奇特的結構之一。」

因為研究人員唯一確定的信息就是這些物質來自行星演化很早期的階段,所以研究人員打比方說,這些物質就像是行星演化過程中「留在碗底的、沒有混合均勻的面糊」。

地球在漫長的演化過程中,形成了分明的幾個層次。最外層是地殼,下面一層是地幔,最裡面是地球的內核。大部分地幔層也是固態岩石構成的,不過它的溫度比地殼層高,具有自主移動的能力,也推動外面的地殼層產生板塊活動。

地幔層的下面,就是由高溫、液態鐵和鎳構成的地核。超低速帶就位於液態地核的外面、地幔層的最下面。研究人員通過分析震波的傳導數據,發現震波到了這裡一下子速度放慢一半、這些物質的密度比地核高出三分之一。

研究人員以前猜測這些物質是部分熔化狀態的地幔物質,很可能就是火山所噴發的岩漿的來源。索恩說:「可是絕大多數超低速帶並不在活躍火山的下面。所以這種猜測不合理。」

研究人員還特別想了解的一個問題是,這些超低速帶的內部結構又是怎樣的。結果他們發現,這層物質的內部很可能分成很多層。這太神奇了,研究者表示,這對研究地球的地質演化過程提供了全新的線索。

合作研究者(Pachhai)說:「這項發現改變了我們對超低速帶的來源、以及行星演化過程現有的認知。我們認為這種物質來自地球演化非常早期的階段,可能可以追溯到45億年前,有些物質沒有混合均勻殘留至今。」◇#

責任編輯:葉紫微

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