在我們腳下約2700公里的地方,正流動著一條看不見的“巖石洋流”。這些巖石既不是滾燙的巖漿,也不是地表堅硬的石塊,而是以每年幾厘米的速度緩慢移動的固態巖石。最近,蘇黎世聯邦理工學院的科學家用一場“鉆石壓砧實驗”,終于揭開了地球內部這場持續46億年的“慢動作舞蹈”。
地震波“急剎車”背后的秘密
地球的結構像一顆剝了殼的雞蛋:最外層是薄如蛋殼的地殼,中間是厚達2900公里的地幔,最中心是高溫高壓的地核。而這次的發現,就藏在地幔最底部的“D''層”里——這里是地幔與地核的交界處,也是地震波的“神秘加速帶”。
當地震波穿過D''層時,速度會突然加快,仿佛沖進了另一種“更硬”的物質。科學家早就猜測,這可能與地幔的主要成分“鈣鈦礦”有關。在極端高溫高壓下(相當于160萬頭大象踩在一枚硬幣上的壓力),鈣鈦礦會“變身”為更堅硬的“后鈣鈦礦”。但問題來了:單純的礦物轉變,不足以解釋地震波為何加速得如此明顯。
鉆石壓砧里的“地球實驗室”
為了破解這個謎題,研究團隊做了個“瘋狂實驗”:用兩顆尖端鋒利的單晶鉆石夾住微小的鈣鈦礦樣本,模擬地核邊界的恐怖環境。透過透明的鉆石“窗戶”,他們觀察到了關鍵現象——后鈣鈦礦的晶體竟像被“軍訓”過的士兵,齊刷刷朝同一個方向排列!
原來,后鈣鈦礦有個“偏科”特性:它只在某個特定晶體方向上硬得離譜。當所有晶體都朝同一方向排列時,這個方向的硬度會飆升,正好讓地震波“跑”得更快。而能讓晶體如此“聽話”的,只能是固態巖石的水平流動——就像河水流過河床時,河底的鵝卵石會被沖得方向一致。
46億年的“慢動作洋流”
“地幔雖然是固態,但在46億年的時間尺度下,它會像蜂蜜一樣緩慢流動。”研究負責人村上元彥教授解釋道。這種被稱為“地幔對流”的運動,每年只移動幾厘米,卻驅動著板塊漂移、火山噴發,甚至影響地球磁場的形成。而D''層的“巖石洋流”,正是地幔對流的“終極證據”。
這次發現補上了地球內部運動的“最后一塊拼圖”。未來,科學家或許能通過繪制這些地下“巖石洋流”的地圖,更精準地預測地震、火山活動,甚至揭開地球磁場演化的奧秘。
你有沒有想過,我們腳下這顆“活球”,從地表到地核都在跳著億年不變的“慢舞”?
關于地球內部的神秘運動,你還有哪些好奇?
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