660公里地表下地球的世界！科學家發現崎嶇粗糙的山脈！

地球表面的世界一直以來被人類所佔據，但是地表下的世界呢？人類極少踏足的世界到底長什麼樣？似乎人類從未探知過。

近日地球物理學家利用玻利維亞一場大地震的數據，在我們腳下660公里的地幔過渡帶底部發現了山脈，向我們展示了一個未知的世界。雖然他們的統計模型不允許精確測量高度，但這些山可能比地球表面的任何東西都大。研究人員還檢查了過渡帶的頂部(地表下下410公里)，沒有發現類似的粗糙度。

據了解，來自普林斯頓大學的地震學家傑西卡·歐文與當時的研究生吳文波和另一位合作者合作，利用分散的地震波測定了地幔內一層過渡區的頂部和底部的粗糙度。他們發現，位於410公里以下的過渡帶頂部大部分是平滑的，但660公里以下的過渡帶底部，在某些地方比全球地表平均水平粗糙得多。科學家甚至稱，在660公里的邊界線上，有比落基山脈或阿巴拉契亞山脈更強的地形！這是令人驚嘆的發現！

在這項研究中，關鍵數據來自1994年玻利維亞發生8.2級地震。科學家稱，最好的數據來自7.0級或更高級別的地震，因為它們向各個方向發出的衝擊波可以穿過地核到達地球的另一端，然後再返回。我們知道，科學家為了深入觀察地球，必須通過考察地球上最強大的地震波，這些波是由大地震產生的。大地震比小地震的威力要大得多——里氏震級每上升一步，能量就會增加30倍，而大地震不會將能量消耗在地殼中，而是能讓整個地幔運轉起來。

隨後地震學家和數據科學家使用強大的計算機，包括普林斯頓大學的Tiger超級計算機集群，來模擬地球深處複雜的散射波行為。這項技術依賴於地震波的一個基本特性:它們的彎曲和反彈能力。就像光波通過稜鏡時能從鏡子上反射或彎曲(折射)一樣，地震波直接穿過均質岩石，但遇到任何邊界或粗糙度時就會反射或折射。

「我們知道，幾乎所有的物體都有表面粗糙度，因此會散射光線，這就是為什麼我們可以看到這些物體其散射波攜帶有關表面粗糙度的信息。在這項研究中，科學家研究了在地球內部傳播的散射地震波，以限制地球660公裡邊界的粗糙度。

結果研究人員發現這個邊界比我們生活的表層還要粗糙。換句話說，在660公里的邊界線上，有比落基山脈或阿巴拉契亞山脈更強的地形。但是在這個邊界上也不是完全雷同，粗糙度也不是均勻分布的，正如地殼表面有平滑的海底和巨大的山脈，660公里的邊界有粗糙的區域，也有平滑的部分。研究人員還檢查了地幔中部「過渡帶」頂部410公里以下的一層，他們沒有發現類似的粗糙度。

科學家興奮地稱，這是一項重要的發現，660公里的邊界線上存在的粗糙度對於理解我們的星球是如何形成並繼續運轉的有著重要的意義。這一層將佔地球體積84%的地幔分為上下兩部分。多年來，地球科學家一直在爭論這個界限到底有多重要。特別是，他們已經研究了熱量是如何在地幔中傳播的——熱岩石是如何從地核-地幔邊界(大約2000英里以下)順利地向上移動到地幔頂部的，還是這種轉移在這一層中斷了。一些地球化學和礦物學證據表明，上地幔和下地幔在化學上是不同的，這支持了這兩個部分在熱和物理上不混合的觀點。另一些觀測結果表明，上地幔和下地幔之間沒有化學差異，這導致一些人提出所謂的「混合良好的地幔」，即上地幔和下地幔參與相同的傳熱循環。

而現在，通過這項研究科學家發現660公裡邊界線較平坦的區域可能是由於更徹底的垂直混合，而較粗糙的山區可能是由於上地幔和下地幔不混合而形成的。

此外，研究人員還發現，存在於大尺度、中尺度和小尺度上的粗糙度，理論上可能是由熱異常或化學異質性引起的。但是吳解釋說，由於熱量在地幔內部的傳輸方式，任何小規模的熱異常都會在100萬年之內被消除。這隻留下化學差異來解釋他們發現的小規模粗糙度。

這些結果令人興奮之處在於，它們為我們提供了新的信息，幫助我們了解已經下降到地幔中的古代構造板塊的命運，以及古代地幔物質可能仍然存在的地方，最終幫助我們揭開地球歷史地質變化的面紗。

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