研究使用560公里深的地震对地球层进行难以捉摸的测量

芝加哥大学科学家的一项新研究表明，在上地幔的最底部，可能有一层令人惊讶的流体岩石环绕着地球。

这一发现是通过测量斐济附近太平洋发生深地震后GPS传感器在岛屿上记录的挥之不去的运动得出的。该研究于22月<>日发表在《自然》杂志上，展示了一种测量地幔流动性的新方法。

“尽管地幔构成了地球的最大部分，但我们仍然有很多不了解的地方，”芝加哥大学地球物理学家，该研究的主要作者Sunyoung Park说。“我们认为，通过使用这些深度地震作为探索这些问题的一种方式，我们可以学到更多东西。

地幔之谜

令人惊讶的是，我们对脚下的地球知之甚少。任何人设法挖掘的最远距离大约七英里半，然后不断增加的热量真正融化了钻头。因此，科学家们不得不使用诸如地震波如何移动之类的线索来推断构成行星的不同层，包括地壳，地幔和核心。

让科学家感到困惑的一件事是精确测量地幔层的粘度。地幔是地壳下方的层。它由岩石制成，但在该深度的强烈温度和压力下，岩石实际上变得粘稠 - 像蜂蜜或焦油一样缓慢流动。

“我们想知道地幔流动的速度，因为这会影响整个地球的演化 - 它会影响地球保留多长时间的热量，以及地球物质如何随着时间的推移循环，”Park解释说。“但我们目前的理解非常有限，包括很多假设。

Park认为，可能有一种独特的方法可以通过研究非常深地震的后果来测量地幔的特性。

我们在新闻中听到的大多数地震都相对较浅，起源于地球的顶层地壳。但偶尔，地震起源于地球深处 - 地下450英里。这些地震不如浅地震得到充分研究，因为它们对人类住区的破坏性不大。但是因为它们深入到地幔中，Park认为它们可能会提供一种理解地幔行为的方法。

Park和她的同事研究了2018年在斐济海岸发生的一次特别的地震。地震震级为8.2级，但它非常深 - 350英里(560公里) - 没有造成任何重大损失或死亡。

然而，当科学家们仔细分析附近几个岛屿的GPS传感器数据时，他们发现地震结束后地球一直在运动。

数据显示，在地震后的几个月里，地球仍在移动，在扰动之后稳定下来。即使多年后，汤加仍在以每年约1厘米的速度缓慢下降。

“你可以把它想象成一罐蜂蜜，当你把勺子浸入其中后，它会慢慢恢复水平 - 除了这需要数年而不是几分钟，”Park说。

这是对深地震后变形的首次可靠观测;这种现象以前在浅层地震中已经观察到，但专家认为这种影响太小，无法在深地震中观察到。

Park和她的同事利用这一观察结果推断了地幔的粘度。

通过研究地球如何随着时间的推移而变形，他们发现了一个大约50英里厚的层的证据，该层比地幔的其余部分更粘稠(即“更流淌”)，位于上地幔层的底部。他们认为这一层可能会延伸到整个地球。

这个低粘度层可以解释地震学家的其他一些观察结果，这些观察表明存在“停滞”的岩石板，它们不会移动太多，位于上地幔底部的相同深度。“很难用模型重现这些特征，但这项研究中发现的薄弱层使得这样做更容易，”Park说。

它还对地球如何随着时间的推移在地壳、核心和地幔之间传输热量、循环和混合物质产生影响。

“我们真的很兴奋，”Park说。“这种技术还有很多东西需要发现。”

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