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地幔中发现大型熔岩“液滴”:比珠穆朗玛峰高100倍

7月12日消息,在地球深处,科学家发现了两个大型的液滴状结构,每个的厚度都比珠穆朗玛峰高100倍。这些大小与大陆相当的“液滴”位于地核之上,距离地表约2900公里。研究者认为它们是由与地幔其他部分不同的物质所组成的。

研究者称,这些奇特的大型结构或许能揭示地球形成的过程,并帮助解释驱动火山喷发甚至板块构造运动的机制。来自美国亚利桑那州立大学的科学家将他们的发现发表在近期的《自然-地球科学》(Nature Geoscience)杂志上。

地幔中发现大型熔岩“液滴”:比珠穆朗玛峰高100倍

这两个“液滴”正好分处地球两端,一个在太平洋下方,另一个则在大西洋之下。它们通常被称为“热化学异常体”(thermochemical piles)。长期以来,科学家一直认为热化学异常体是由地幔物质构成,但温度高于平均值。这是热地幔岩石缓慢搅动、上升导致的结果,与熔岩灯的原理类似。

不过,研究者现在提出,地幔中的热化学异常体可能具有独特的化学性质。新研究显示,这些“液滴”中含有被板块构造向下挤压的物质,甚至可能是由地球在45亿年前形成时的残余物质所组成。

亚利桑那州立大学地球和太空探索学院的爱德华·加尔内罗(Edward Garnero)说:“尽管这些‘液滴’的起源和组成依然未知,但我们推测,它们包含着地球如何形成以及如何运作的线索。”对地球深处地震的研究显示,地震波在这些热化学异常体中传播得较为缓慢。

图中是一个对流数值实验示意图,绿色是热化学异常体,其周围的地幔物质呈蓝色。

研究者认为,由于板块构造的向下运动,这些热化学异常体周围的地幔物质可能由温度相对较低的岩石组成。尽管还有很多问题需要解决,但新的数据显示,它们比周围的地幔物质密度更大。除此之外,它们的活动还更加稳定,持续时间很久,形状受到地幔流的影响。

随着该领域研究的深入,研究团队预测,这些“液滴”的神秘起源将很快被揭开。“如果一个神经学家在人类大脑中发现了一个未知结构,那整个有关大脑的科学家群体,从心理学家到外科医生,都会积极地探索它扮演的角色,了解它在整个系统中的功能,”加尔内罗说,“随着热化学异常体研究变得越来越清晰,我们希望其他地球科学家也参与进来,探索这些性质如何与地球的大谜题进行整合。”

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