瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊在地球深處約1700英里(約合2700公里)處發現了一種令人震驚的現象:堅硬岩石以獨特方式流動,既非液態熔岩,也非地表常見的脆性固體岩石。
這一發現首次證實,地球深處的岩石如同沸騰鍋中的水般進行對流運動。研究負責人村上元彥教授表示:「我們的研究表明,地球不僅表面活躍,其深處也在不斷運動。」
此發現為科學家繪製地球深處的固體岩石流提供了依據,或將揭示驅動火山、地震、板塊運動甚至地球磁場的「隱形引擎」。村上隆教授補充:「我們終於找到了關鍵的拼圖。」
研究聚焦於地幔中的d''層,這一區域因地震波通過時突然加速而備受關注。此前,村上隆發現,下地幔主要成分鈣鈦礦在d''層附近會轉化為後鈣鈦礦,可能是地震波加速的原因。但僅此不足以解釋地震波在2700公里深處為何如此快速。
突破在於發現後鈣鈦礦的硬度與其晶體排列方向有關。村上隆對每日郵報表示:「後鈣鈦礦在一個特定晶體方向上極硬,這解釋了地震波在特定區域的異常加速。」
為驗證這一理論,村上隆團隊通過極端實驗重現了d''層條件。他們將微小鈣鈦礦樣品置於兩顆尖端單晶鑽石之間,施加高達115吉帕的壓力(每平方英寸超1600萬磅),並模擬高溫環境。結果顯示,後鈣鈦礦晶體在極端條件下會整齊排列,朝同一方向,使其硬度足以引發地震波加速。
研究表明,d''層中的岩石因沿地幔與地核邊界水平流動,導致晶體統一朝向,形成超硬岩石流。村上隆解釋:「地幔雖為固體,但以每年幾厘米的極慢速度流動,這種地幔對流在46億年時間尺度上累積出巨大運動。」
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