地球的內部出現兩個巨大結構,比珠峰高100倍,或是外星球殘骸?

發現新「大陸」

別動,你現在腳底下踩著的也許是一塊新大陸。說起來你可能不相信, 科學家又發現了兩處新的大陸地區。不過它們不在地表上,而是在地下。

「兩個地球」

這兩塊陸地結構埋藏在地幔深處,并可能從核心-地幔邊界垂直延伸至1000公里。這兩塊大陸所處的位置一個在非洲大陸底下,一個在太平洋底下。太平洋下的大陸板塊橫跨3000公里, 光是從高度上看就比珠峰高出100倍,可謂非常驚人

新大陸有沒有名字呢?名字倒是有,就是太奇怪,這種因地球動力學和地球化學效應構成的兩個巨大結構名字叫做 「大型低剪切速度省(provinces省-區域)」(LLSVPs),或者直接稱作「超羽流」。

至于為啥它的名字這麼奇怪,大概是由于科學家也沒能搞懂它是怎麼來的,只能從它的形態結構和運動狀態上去命名了。對于它的起源和持續存在有著非常多的假設, 甚至有人認為它是外星球的殘骸。

「外星星球」

這麼聽著似乎有點道理,畢竟地球也是在天體撞擊中形成的。但現在的問題在于,它的表現覆蓋很多方面,包括地質地理以及化學作用。一時間難以得到完整的解釋補充,今天就來好好聊聊大型低剪切速度區域是怎麼回事。

星球撞擊

LLSVPs到底是個啥東西?

超羽流的發現最初是在科學家們研究地震時注意到的, 因為地震活動需要對全地幔地震層析進行模型建造,超羽流在許多地震活動中都有一種數學模型表現。

它們的特征在地震學約束中表現為邊界一致,最小慣性矩對齊。通過使用剪切波速度, 驗證了超羽流的大體位置,而且它們還表現出穩定的地幔對流模式。

巖漿

科學家把這些超羽流位置進行了模型建設,結果就發現這處位置的活動形成了兩塊大陸。居然是在地球深處,這實在是太令人匪夷所思了。按理說陸地板塊應該是只存在于地面上,地底活動應該沒可能讓那些巖漿物質或者巖石成為完整的一塊陸地。

地球結構

為了尋求這種結構的解釋,科學家們做出了假設并證明它是怎麼來的。現今認可最多假設是俯沖的大洋板塊堆積,太平洋地區的超羽流是周圍高速帶異常的原因,并被認為是7.5億年前形成。

通過對 地震信號的不斷分析,科學家認為太平洋地區的俯沖板塊在進入地幔內部活動后, 在相變的輔助作用下,高溫使得板坯熔化,然后形成致密的重熔體。

地震結構示意

這種重熔體又在聚合作用下形成新的熔體,如果來到超低速區, 這里的地幔活動會變得十分緩慢,越靠近超羽流地區越明顯。最后由于化學浮力作用,其余的物質朝著上方堆積。最明顯的證據便是該地區的玄武巖含量非常高。

整個過程其實非常復雜,就連科學家也不能很好地去進行詳細解釋,過去從來沒有人發現過它們, 超羽流現象導致的LLSVPs也沒有太多記錄。這兩個模型的建立還要歸功于地球動力學。

地幔

地球動力學中對地幔對流模型包括成分獨特的材料都可以進行建模分析,剛好超羽流也屬于地幔的活動之中。當建模加入過去真實的板塊運動數據時,材料便會加入進LLSVP當前位置。而這些位置也與起源部分中提到的已知俯沖帶板塊的對應位置。

浩瀚的宇宙

科學家通過對模型的觀察和分析,他們發現, 由于陸地板塊下方的超膨脹中破裂形成的地面需要一種熱量維持。地球核心的熱量不足以維持大型低剪切速度區域,因此科學家們推測這種大型結構的熱量來源是 超羽流帶來的放熱反應。

俯沖板塊的向下堆積形成致密的結構會形成富含鈾、釷和鉀一類的大量熔體精礦。這些精礦釋放的放射性能量被推測可以為其提供所需的高溫。因此,從另一方面來看,俯沖帶板塊的形成和消失和大型低剪切速度區域的構造或者消失有一定關系。

關于超羽流現象的研究隨著地球地理學的不斷深入, 如今科學家在研究地球內部膨脹時也發現了這個問題。

不安分的地球內部

地球內部其實遠比我們想象的更為活躍, 如果說火山、地震是地球外在的表現,給人留下了強烈的印象,那地球內部的活躍則更加劇烈。這種表現就是地球內部的超級涌浪,也被稱作超級膨脹。

火山結構

超級涌浪是一大片異常高的地形和淺海區域,只不過這些地形和淺海區域發生在地球內部,它們是地幔物質從地核向地幔邊界大量上涌的副產品。 而之前介紹的兩處大型低剪切速度區域,就是這種超級浪涌的杰作。

根據衛星數據分析,過去地球在數百萬年前有過這種超羽流激增, 并且主要集中在東太平洋地區,所以太平洋地區的超羽流也被科學家們看作是古代的一個超級浪涌殘留。超級浪涌可以說對地球形成密不可分。

我們都知道地球地殼部分是來自 地幔活動,那這種地殼堆積或者說地殼本身是哪里出現呢?答案就是超級浪涌的活動, 地殼產量的增加大約在1.2億年前初期開始,然后在1億年前達到頂峰,隨后開始下降。

之后的3000萬年里,隨著海脊地殼輸出量的增加,地球開始出現磁場反轉,使得這種能量傳輸急劇下降。這一次的超級羽流事件逐漸停止, 最后的殘余位置是在大溪地下方的南太平洋超級浪涌。

地球磁場

過去科學家認為地幔中的正常上升流很常見,并普遍認為這些上升流是地幔對流和板塊運動的驅動力,現在看來事情并沒有這麼簡單。

非洲南部和東部地區出現的近期超羽流事件在 地震分析顯示中展現了一個大的低剪切速度區域。該區域與一個半液體物質上涌區域吻合,并且是地震波的不良導體。換句話說, 這種超羽流形成的構造體能夠影響地震波的傳遞,從而減緩地震的影響。

地震波

但是巖石圈變薄和巖石圈加熱無法預測非洲板塊的地形上升流, 因此科學家也還沒能完全掌握這種結構的實質作用和細節影響。

以上便是關于大型低剪切速度區域與超羽流的作用關系,它們的活動構造了一個極為緩慢流動的地底陸地。不過也不是所有人都支持這種學術假設,有人認為這是外星球殘骸。

模擬構想圖

因為地球在形成過程中有過一次巨大撞擊, 這兩塊陸地結構很可能是來自其他星球的地幔碎片。相較于與其他地幔碎片,它有著更高的密度,這是因為它們含有更豐富的氧化鐵。這種氧化鐵成分與月球樣本上的同位素、地球,以及大型低剪切速度區域中的玄武巖同位素的化學成分一致。

模擬地球撞擊

不過這種說法還沒有得到過實踐,更多只是來自數據對比,這種數據對比并不能說明太多問題, 只表現出了一定的關聯性。所以現在認可度更高的還是超膨脹/超級涌浪假說。

現在看來,我們人類對地球的認識還是太少了,相信隨著以后的地球研究不斷更新, 人類可能真的能夠在地底開辟出一片新的世界。


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