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  • 1 # 航小北的日常科普

    你知道,地球內部有兩個大“腫瘤”嗎?而且你知道,這兩個腫瘤每個都有一個洲那麼大,高度相當於珠峰的百倍嗎?

    如下圖所示,就是地球內部的兩個大腫瘤。這兩個腫瘤一個位於太平洋下方,一個位於非洲和大西洋的下方,其厚度大概有地幔的一半那麼厚。當然了,這個腫瘤跟我們人體中的腫瘤是兩回事。準確的說,這個所謂的腫瘤實際上是地球內部物質異常的區域,學名叫做“大型低速切變區”。

    簡答說,我們沒有辦法把地球切開來研究地球的結構,只能夠透過觀察地震產生的振動波在地球內部傳播的情況來研究地球內部可能的結構【如下圖所示,就是地球上某個地點發生地震之後,地球不同地方收到地震訊號的時間】。打個比方,你不知道西瓜書美術,所以就敲兩下西瓜,聽一聽內部的聲音,就可以在不開啟西瓜的情況下大概瞭解內部的情況,而透過地震波研究地球結構就是一個更加精密的“拍西瓜”的過程。

    透過對大量地震資料的分析,我們可以大概瞭解地球內部不同區域的特性,比如說下圖就是根據地震波研究出來的地球內部的結構。

    而在這個過程中,人類就發現了地球中大概有這麼一塊區域,地震波傳播到這塊區域的時候就會發生變化,傳播速度會變慢。而這麼一塊區域實際上就是地球內部的兩個“腫瘤”。

    那麼這兩個腫瘤是怎麼形成的?又對地球有什麼影響呢?

    事實上,這兩個大腫瘤上個世紀七十年就發現了,但是具體這兩個區域中是什麼樣的物質,這些區域又是怎麼形成的,我們還不得而知。但是由於地球的核心是液態的,而地幔是塑性的,因此在交界位置出現這樣的“混合區”也是很正常的,而具體的形成機理還有待科學家的解讀。

    根據推測,我們地球表面上的一些火山,其中的岩漿就是由這些“腫瘤”來提供的,如下圖所示,科學家發現這些腫瘤向上分出來很多枝丫,而最頂點就是地球上的一些火山。

    所以說,科學是永無止境的,地球內部還有很多我們不瞭解的東西。

  • 2 # 魅力科學君

    科學家發現地球內部兩個“腫瘤”是什麼呢?

    我們人類雖然號稱是地球的主人,但實際上我們的實力並不是想象中的那麼強,我們在地球上所鑽的孔,最深的也僅有12公里多一點,與地球高達6371公里的半徑相比,這樣的深度實在是不值一提。那麼既然人類沒辦法在地球上鑽一個很深的孔,科學家又是用什麼方法探索地球深處呢?

    答案就是利用地震波,簡單地說就是先觀測地震波在地球深處的傳播過程,然後再對收集到的重要資料(如傳播時間、傳播途徑等)進行分析,就可以推測出在地球深處的物質到底是什麼。

    早在1909年,地球物理學家安德烈.莫霍洛維奇就根據29個地震臺的地震波資料發現了地殼與地幔之間的分介面(莫霍面),在後來的30多年的時間裡,科學家們又利用同樣的方法建立了我們現有的地球結構模型,即地球是由地殼、地幔和地核組成,而地核又分為固態的核心和液態的外核。

    但人類並不會滿足於這樣的成果,事實上,科學家們對地球深處的研究就從未停止過,人們還發展出了一項酷炫的技術——地震層析成像技術,簡單地講就是,該技術可以利用地震產生的地震波對地球的內部結構進行直接成像。

    在過去的日子裡,隨著該項技術的日益成熟,人們得到了越來越清晰的地球內部結構影象,也發現了地球深處的很多秘密,而這其中最非常引人注目就是科學家發現地球內部兩個“腫瘤”。

    (利用地震層析成像技術繪製的3D示意圖)

    在1970年代,研究人員就注意到,當地震剪下波(又稱橫波)在地幔和地核之間的邊界(CMB)上方的兩片較大的區域傳播時,其傳播速度明顯低於平均速度,於是將其稱為“大低剪下速度區”(Large low-shear-velocity provinces,簡稱LLSVP),並據此初步推測出地球深處“潛伏”著兩個巨大的結構物。

    在接下來的時間裡,不斷進步的地震層析成像技術確認了這兩個巨大的結構物的存在,相關資料表明,它們都在地球赤道的附近,分別位於太平洋和非洲的下方,其最厚的區域可達到1000公里,總體積高達14.2萬億立方米,看上去它們就像是地球內部的兩個“腫瘤”一樣。

    (注:圖源Nature,圖中數字的單位為1000公里,紅色和白色箭頭表示地幔的對流情況,標註為“Pacific LLSVP” 和 “African LLSVP”的區域就是這兩個結構物)

    看到這裡可能有人要說了,地球深處都是擠壓在一起的岩石物質,科學家憑什麼就可以說這兩個“大低剪下速度區”就是單獨的結構物呢?

    其實這並不是拍拍腦袋就隨便作出的結論,首先就是地震層析成像技術顯示的影象表明,這兩個“大低剪下速度區”的邊界是尖銳的,其次是科學家根據地球上層的火成岩沉積情況分析出,這兩個“大低剪下速度區”至少已經穩定存在了2.5億年之久。

    (注:火成岩即地球內部湧出的岩漿冷卻後形成的岩石,而利用地震層析成像技術繪製的影象顯示,這兩個巨大的結構物與一些火山是連線起來的,因此地表上的不少火山活動都與它們相關)

    要知道在地球深處的高溫高壓下,即使是固態的物質也可以發生流動(這也是地幔對流的原因),而在這種情況下,這兩個“大低剪下速度區”與地球深處其他物質居然會出現尖銳的分介面,就足以說明它們與地球深處的普通物質在成分上存在著明顯差異,而且其物質密度也必須比周圍的物質更加大,否則的話,這兩個“大低剪下速度區”就不可能長時間地存在,因為它們會在周圍物質的擠壓下迅速與之融為一體,根本不可能穩定存在2.5億年。

    另外要說的是,在發生了較大規模的地震、火山爆發等事件之後,整個地球都會發生微弱的震動,這被稱為地球的自由振盪,科學家透過精密的儀器(如應變地震儀、重力儀等)就可以將其記錄下來。

    由於地球的自由振盪對物質的密度非常敏感,因此它可以用來判定地球深處物質密度的相對大小,事實上,科學家在作出上述結論的時候,過去記錄下來地球自由振盪的觀測資料也是他們重要的依據。

    因此可以說,科學家已經確定了地球深處“潛伏”著兩個巨大的結構物,並且也知道了它們存在的時間以及大小,但遺憾的是,由於科技水平的限制,現在的我們根本就不可能深入到地下去一探究竟,因此只能提出一些假設。

    例如“熱化學假說”認為它們是地球“與生俱來”的獨特結構物,“浮力數假說”認為它們其實就是兩團非常高溫的岩石物質,然而這些假設都有一定程度的侷限,不能夠完美地解釋為什麼它們能夠長期穩定地存在。

    但我們也不必為此擔心什麼,因為這兩個“腫瘤”都已經安靜地存在了至少2.5億年,在未來想必一定也會繼續安靜地存在。

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