地球深處的巨型結構
科學家在很早以前就認為, 月球 大約在45億年前由一顆名為「 忒伊亞 」的原行星撞擊而來。
這是科學家假設的太陽系早期的一顆古老行星,主要依據來自巨大撞擊假設。
根據該 巨型撞擊假說 ,忒伊亞圍繞太陽執行,幾乎沿著原地球的軌域執行。
靠近日地系統兩個更穩定的拉格朗日點其中的一個。
不過忒伊亞最後因金星與木星之間的重力影響,最終忒伊亞偏離了自身的軌域,最終導致忒伊亞撞向了地球。
電腦模擬表明,忒伊亞以大約45度角撞擊地球,並且撞擊時的速度不超過每秒4公裏。
另外在撞擊的過程中,猛烈的能量使得地球井噴式的噴出 大量原始地球以及忒伊亞的碎片 。
最終這些碎片在重力的作用下成為了月球,又或者成為兩個衛星,最終成為月球。
該假說除了解釋為什麽地球會有月球這麽大的衛星外, 忒伊亞假說 還可以解釋為什麽地球的核心要比科學家預想中的要大。
很大程度上是因為在撞擊的時候,忒伊亞的地核和地幔與地球的地核及地幔結合在了一起。
如今科學家提出了 另一種新的關於地球形成過程中的變化 。
並且可以透過該假設尋找到深埋於地幔之下的 兩個巨型結構 , 大型低切變速度區 ( LLSVP ) 。
從發現之初到現在,幾十年來地震學家一直對兩個巨型結構感到困惑。
從整體來看,它們就像一副假設在地幔深處的耳機一般。
一個位於 西非大陸板塊下方 ,一個位於 太平洋下方深處 。
大型低切變速度區 是科學家在全地幔剪下速度的 地震層析模型中 發現的。
這些特征邊界在各個模型的K均值聚類中顯得相當一致。
另外在全域球諧函數二次結構中很強,並且與兩個LLSVP的最小慣性矩對齊。
這說明,透過食用剪下波速度,不僅 驗證了LLSVP的既定位置 ,而且出現了穩定的地幔對流模式。
這種穩定的配置負責地表板塊運動的幾何形狀,以及地幔對流。
在 二級結構中 ,核心-地慢邊界正上方大約200公裏厚的下地幔層中,LLSVP位於赤道附近,但主要位於南半球。
地震波分析討論可能假設
地震層析成像顯示,非洲和太平洋地區的兩個LLSVP地區都從側面 橫向延伸數千公裏 ,並可能垂直延伸1000公裏。
在核心-地幔邊界位置,太平洋LLSVP的特定尺寸在3000公裏,比周圍的海床還要高上300米,且位於四個熱點上方。
這表明下方 有多個地幔柱 ,這些區域約占地幔體積的8%,並在地球整體比重中達到6%。
關於它的出現,一個比較合理的假設來自俯沖的大洋板塊堆積。
科學家透過對地球歷史上堆積的俯沖洋殼,以及海洋玄武巖的巖石學和地球化學研究中得到了相關假設依據。
太洋玄武巖的化學分析表明 ,地幔成分異質性是板塊構造的結果。
全球大洋玄武巖的數據分析
大洋玄武巖是整個結構變化的一個重要因素,但 在相關研究中 ,科學家發現地球本身並不具備太多大洋玄武巖的元素。
透過對地震訊號的分析,科學家推測在太平洋地區的俯沖板塊在地幔內部活動後,高溫讓其發生了相變。
從而產生了板坯,最終形成了一個致密的重熔體。
在 超羽流的模型分析中 ,透過添加真實板塊運動數據,相關材料便會被帶進LLSVP的活動位置,並且這部份與板塊起源中的已知俯沖帶形成對應關系。
超羽流的模型顯示
地震研究表明 ,超羽流的分布通常與LLSVP有關,大多數檢測到的超羽流模型似乎都聚集在LLSVP的內部和邊界地帶。
例如在太平洋地區北陸界的LLSVP,同一區域內人們發現到的板片在太平洋東界也有觀察到。
巨型結構的完整展示
科學家認為這可能 與附近的活動俯沖有關 ,所有的結果表明都認為LLSVP與周圍的地幔有著千絲萬縷的聯系。
在地震波的分析過程中,科學家透過大量的地震波記錄與觀察,並使用各種波形和技術。
從非洲LLSVP西北地區,一直到大西洋中部的東西長剖面中,探測到核心-地幔邊界上方的不同速度結構。
非洲地區的板塊圖示
非洲西北邊界的探測顯示 ,該LLSVP厚度為 11~16千米 ,跨越非洲LLSVP西北邊界的不同結構的過渡表明,板片和LLSVP材料與周圍地幔有著相互作用。
這可能會改變核心-地幔邊界上方的熱狀態和成分,並導致不同結構。
總的來講,這些數據探測和相關推測都展現出這兩個巨型結構的特別之處 。
在地球動力學中,地幔對流的模型演示表明, LLSVP會在運動過程中卷起成山脊或者成堆隆起 。
正如前面提到該建模在加入真實的板塊運動之後,幾者之間的表現和互動過程都表明巨型結構的位置正確性。
LSSVP橫向結構的變化曲線
另外它也解釋了為什麽長期以來人類都沒有發現它的存在。
因為整個過程發生的十分平緩,並且有著超羽流的幫助。
LLSVP的活動需要一定熱量維持,如果熱量消減,那麽活動則會減弱 。
大型結構的可能性
目前的 初步分析還不能完全揭示整個緩沖區的作用 ,另外LLSVP的結構和表現還需要透過進一步分析才能獲得全貌。
不少地震學家認為,它們可能是 從原始地球巖漿海洋的深處結晶得來的 ,或者說它們是原始地幔巖石的水坑。
原始地球與現代地球的對比
盡管遭受了 月球的撞擊 ,它們仍然保留了下來。不過新的同位素和相關模型顯示,LLSVP或許時外星球撞擊導致。
如果可能的話,這種巨型結構因天體撞擊由此帶來生物大滅絕,並在地球內部保留了這種結構。
冰島和薩摩亞的勘測證據表明 ,自月球撞擊以來,LLSVP就已經存在。
地震成像 追蹤到了超羽流現象,超羽流活動又與火山活動離不開關系。
在過去幾十年的研究中,科學家也陸續在其他島上發現了帶有放射性元素同位素的熔巖,而這些 放射性元素僅在1億年前出現 。
地幔-核心邊界的運動
很難說這兩個大型結構會不會因超羽流的活動引起變化, 從而影響 核心-地幔邊界 的運動。
如果是這樣的話,地球板塊活動也會跟著受到影響,大陸板塊受到俯沖作用的效果可能會更強,由此可能會引發新的生物滅絕。
但現在來看,它還是好好地待在地幔深處,或許這就是一個已經 穩定了的地球內部結構 。
地月撞擊學說表明,它的出現或許是月球在形成過程中帶來的巖石碎片。
科學家對忒伊亞撞擊的模擬
科學界如今也 沒有放棄忒伊亞撞擊學說的假設 ,在對月巖的研究中,科學家發現了氫與氘的比率。
月球樣本中的輕氫含量遠高於地球巖石中的含量,要想捕獲並保留這麽多的輕氫,那忒伊亞一定是一顆巨大且幹燥的行星。
只有一個幹燥、大型的原行星才可能分裂成具有貧鐵核心和富鐵地幔的地層。
最令人驚訝的是 ,科學家為了完成該假設模擬了忒伊亞的變化。 模型顯示,忒伊亞的核心會與地球的核心的合並 。
地月系統的形成推演
但需要明白的是,兩個不同的行星,其內部密度和大小是不一樣的。
究竟是什麽原因導致這兩個行星能在後面的融合過程中保持一致,仍然需要科學家進一步分析觀察。
各種瘋狂的想法在科學家的腦海中出現,關於這種巨型結構的討論仍在繼續,不知道未來能否利用科學儀器進行深入調查。