深层地震揭示可能有一层特殊的流体岩石环抱着地球

根据芝加哥大学一位科学家的一项新研究，在上地幔的最底部，可能有一层令人惊讶的流体岩石环抱着地球。这一发现是通过测量斐济附近的太平洋发生深层地震后，岛屿上的GPS传感器所记录的挥之不去的运动而得出的。该研究于2月22日发表在《自然》杂志上，展示了一种测量地球地幔流动性的新方法。

芝加哥大学的地球物理学家、该研究的主要作者Sunyoung Park说："尽管地幔构成了地球的最大部分，但我们对它仍然有很多不了解。我们认为，通过使用这些深层地震作为探测这些问题的一种方式，我们可以学到更多的东西。"

我们对我们脚下的地球仍然知之甚少，在越来越多的热量将钻头融化之前，人们设法向下挖掘的最远距离是大约7.5英里。因此，科学家们不得不利用地震波如何移动等线索来推断构成地球的不同层次，包括地壳、地幔和核心。

阻碍科学家的一件事是对地幔层的粘性进行精确测量。地幔是地壳下面的一层。它是由岩石构成的，但是在这个深度的强烈温度和压力下，岩石实际上变得很粘稠--像蜂蜜或焦油一样缓慢流动。

"我们想确切地知道地幔流动的速度，因为这影响着整个地球的演变--它影响着地球在多长时间内保留多少热量，以及地球的物质如何随着时间的推移而循环。"Park解释说。"但是我们目前的理解是非常有限的，包括很多的假设。"

Park认为可能有一种独特的方法，通过研究非常深的地震的后果来获得对地幔属性的测量。

我们在新闻中听到的大多数地震都是比较浅的，起源于地球的顶部地壳。但是，偶尔也有起源于地球深处的地震--在地表下450英里处。这些地震不像较浅的地震那样得到很好的研究，因为它们对人类居住区的破坏性不大。但是由于它们深入地幔，Park认为它们可能提供一种了解地幔行为的方法。

Park和她的同事们研究了2018年发生在斐济海岸的一次特殊的此类地震。这次地震的震级为8.2级，但它是如此之深--350英里以下，距离太深以至于它没有造成任何重大损失或死亡。

然而，在地震结束后，当科学家们仔细分析来自附近几个岛屿的GPS传感器的数据时，他们发现地球一直在因此移动。

数据显示，在地震发生后的几个月里，地球仍在移动，在震荡后沉降。即使几年后，汤加仍在以每年约1厘米的速度缓慢下移。

"你可以把它想象成一罐蜂蜜，在你用勺子蘸了它之后，它慢慢地恢复了水平--只不过这需要几年而不是几分钟，"Park说。

这是对深层地震后的变形的第一次实实在在的观察；这种现象以前曾在浅层地震中被观察到，但专家们认为这种影响太小，对深层地震来说是无法观察到的。

Park和她的同事利用这一观察结果来推断地幔的粘性。

通过研究地球如何随着时间的推移而变形，他们发现了一个约50英里厚的地幔层的证据，它比地幔的其他部分粘性更小（即"更细"），位于上地幔层的底部。他们认为这个层可能围绕整个地球延伸。

这个低粘度层可以解释地震学家的一些其他观察结果，这些观察结果表明有一些不怎么移动的"停滞不前"的岩石板，位于上地幔底部的相同深度。Park说："用模型重现这些特征一直很困难，但是这项研究中发现的薄弱层使它更容易做到这一点。"

它还对地球如何随着时间的推移在地壳、地核和地幔之间传输热量、循环和混合材料产生了影响。

"我们真的很兴奋，"Park说。"用这种技术还有很多东西可以发现。"

该论文的其他合著者是加州理工学院的Jean-Philippe Avouac和Zhan Zhongwen以及意大利国家地球物理和火山研究所的Adriano Gualandi。