地球构造从外而内,可以粗略地划分为地壳、地幔和地核。其中,约 2900 公里处的地幔-地核交界最让人感兴趣。这里不仅关乎构造板块的消亡,更是火山的发源地;但地深莫测,受限于研究手段,我们一直难见其真容。最近,《科学》杂志发表了一项研究——科学家的“地球物理雷达”上前所未有地出现了大量信号,位置正是在核幔边界处。
地球结构,由内而外包括地核内核、地核外核、下地幔、上地幔、地壳。地震波是用于研究的重要数据。地震波能够深入地球内部几千公里,遇到岩石密度、温度和成分有变化时,其速度和传播方向会发生改变,或者发生散射。如果能够对地震波数据进行有效的分析,我们就能够听懂更多的“地球语言”。
在这项新研究中,地球物理学家们采用新的算法,对环太平洋盆地 1990~2018 年间、6.5 级以上地震数据进行了分析。他们首次发现,地幔边界广泛分布着不均一的地质体,其密度和温度都极高,规模远大于此前估算的结果。如果这些滚烫的岩流沿着火山柱上涌,即可形成火山岛。之前的研究数据量小且地域相对集中,无法提供大量高精度的地球深部信息,导致这一关键现象一直未被发现。
另外,本次研究在夏威夷群岛的下方,发现了目前世界上最大规模的极低速带。夏威夷群岛的链状分布是由火山热点造就的,极低速带则可为火山柱提供岩浆等物质来源。而在位于加勒比海的马贵斯岛下,也首次发现了极低速带。新方法的成功运用,无疑为探求地球内部的神秘广阔图景提供了新的可能。未来,类似的方法或许能为火山起源、下地幔物质成分探索、下地幔部分熔融等提供数据支持,并进一步揭示板块构造运动和地球演化秘密。