已经确定了远低于地球表面的神秘结构,这引发了关于地球最不为人知的深处是什么构成的新问题。虽然已知地球有一个被固体地幔层包围的熔融铁芯,但几乎没有探索过围绕所谓的地核-地幔边界发生的确切过程。
当然,这归结于这样一个事实,即实际上无法深入研究该领域,至少在物理上是不可能的。相反,新的研究利用地震学方法将深层结构归零,这些结构塑造了地震在我们星球上的共振方式。
虽然我们通常只在地震强度足以造成可见破坏时才会注意到地震,但现实情况是它们更为常见。每个都会在地球表面以下产生地震波,地震波可以在地球上传播数千英里。重要的是,这些波在穿过具有不同特性(例如密度、成分或温度)的区域时会发生变化。
马里兰大学地质系的研究人员利用了这一点,以更好地了解地核-地幔边界处发生的情况。通过跟踪太平洋盆地下方地震波的回波,他们发现大约 40% 的波路径包含所谓的剪切波回波。
它们是在混响沿着地核-地幔边界传递时产生的,波衍射并因此在稍微不同的时间作为地震仪站点到达。来自附近结构的回声更快地到达仪器;那些来自较大结构的声音更大。结合旅行时间和振幅的测量,可以构建岩石和其他物质的物理特性模型。
但是,通常只会测量几个波。这可能会使识别不同的回声变得困难,这些回声可以融入潜在的混响中。UMD 地质学家所做的是撒了一张更广泛的网。“通过一次观察数千个核心-地幔边界回波,而不是像通常那样一次只关注几个,我们获得了一个全新的视角,”UMD 地质学系博士后研究员 Doyeon Kim 说。一篇关于该研究的新论文的主要作者解释说。
Kim 和团队使用了一种称为 Sequencer 的机器学习算法,该算法可以分析从数百次地震中记录的 7,000 幅不同的地震图。这些发生在 1990 年至 2018 年之间,震级均为 6.5 级或更高,来自太平洋盆地周围。尽管 Sequencer 最初是为天文学家开发的,用于发现太空中的辐射模式,但结果证明它同样擅长在地震回波中挑选出来。
“科学家们发现夏威夷下方地核-地幔边界处的大片非常致密的热物质产生了独特的响亮回声,表明它甚至比以前的估计还要大,”UMD 说。“被称为超低速区 (ULVZ),这种斑块位于火山羽流的根部,在那里热岩从核心-地幔边界区域上升,形成火山岛。夏威夷地下的 ULVZ 是已知最大的。”
与此同时,在马克萨斯群岛下方发现了另一个超低电压区,这是它第一次被发现。
尚待弄清楚的是,这些地质特征如何受到地球构造运动的影响并帮助塑造它们。希望异常密集、炽热的岩石区域可以更好地解释这颗行星是如何形成的,以及它如何随着时间的推移而进一步变化。反过来,这可能有助于预测未来的地震。