令科学家困惑的怪异神秘波可能在地球地幔内部“无处不在”
新的研究表明,地幔,即夹在地核和地壳之间的层,充满了减缓地震波的区域。(图片来源:uux.cn/Anotherhood by Getty Images)
(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(Stephanie Pappas):新的研究发现,地幔深处地震波缓慢爬行的神秘区域实际上可能无处不在。
科学家们已经知道,超低速带(ULVZ)徘徊在热点附近——地幔中热岩向上移动的区域,形成夏威夷等火山岛链。但神秘的地震波表明,这些特征可能很普遍。
ULVZ位于靠近地核-地幔边界的下地幔中,可以将地震波减缓高达50%。犹他大学的地质学家和地球物理学家迈克尔·索恩说,这太了不起了。
索恩告诉《生活科学》杂志:“这是我们在地球上任何地方看到的最极端的特征之一。”。“我们不知道它们是什么,它们来自哪里,它们是由什么组成的,[或]它们在地球内部扮演什么角色。”
索恩在8月10日发表在《AGU Advances》杂志上的这项新研究发表时,并没有想到ULVZ。相反,他被另一个地幔之谜所吸引。非常大的地震,比如发生在俯冲带的地震,一个构造板块在另一个板块下滑动,会释放出强大的波浪。其中一些所谓的PKP波穿过地幔、液态外核,然后再次穿过地幔,从它们起源的地方到达地球的另一侧。这些波有时会出现另一种奇怪的波,称为PKP波前兆。
前体PKP波在散射掉地球下地幔中的神秘特征后,先于主波到达。为了识别这些特征,Thorne和他的同事们对穿过地幔计算机模型的PKP波进行了建模,并在其中添加了改变波速度的区域。他们发现了PKP波速度变化的可预测模式。
因此,该团队在真实的地震数据中寻找类似的模式。研究人员使用了2008年至2022年间发生在新几内亚附近的58次5.8级以上深地震的数据。这些地震的波穿过地核,到达北美,在那里被EarthScope记录下来,EarthScope是一个在2003年至2018年期间在美国各地部署便携式地震监测器的项目。
索恩说,这些发现表明,有什么东西在显著减缓地震波的速度,以分散它们的能量。两个可能的候选者是沿着波传播的地核-地幔边界的山谷和山脊,即ULVZ。波浪经过的西太平洋下的地核-地幔边界被认为是平滑的。但之前的研究发现,在菲律宾以东的西太平洋下有一个大型的ULVZ,与研究区域重叠。
研究人员在其他地方寻找时也发现了ULVZ的特征。该研究发现,在北美,似乎有更小的超低容量无人机区域。索恩说,其他研究发现,北非、东亚、巴布亚新几内亚和太平洋西北部地下有ULVZ的迹象。
一些研究人员推测,ULVZ可能是地球早期流星撞击的巨大撞击物的残骸。然而,索恩说,如果ULVZ广泛存在,这表明它们今天正在积极产生。他怀疑这些区域可能是火山岩玄武岩的区域,形成于海底分散的大洋中脊。当这种大洋中的玄武岩最终被俯冲带拉入地幔时,它很容易融化,并可能在地震波减缓的地方形成口袋。然后,这些口袋可能会被其他俯冲地壳板块推到地幔周围,这些板块会像搅拌棒一样刺入地球内部。
更好地了解这些ULVZ可以提高地质学家对火山热点以及地幔移动方式的掌握。
索恩说:“有很多悬而未决的问题我们还没有答案。”