科学家揭秘地球深处变化地幔岩石能“稳定流动”

刘化东

地震、火山喷发、地质板块移动，都是地球充满生机的迹象。而地球深处的景象更让人惊讶：在地表以下约3000公里处，固体岩石正在流动，它既不像熔岩那样是液态的，也不像普通岩石那样易碎。该研究报告发表在近期出版的《通讯-地球与环境》杂志上。

50多年来，科学家一直对地幔D层区域感到困惑：在地表下约3000公里处，地震波会突然表现异常，其速度跳跃不定，仿佛在穿过不同介质。2004年，瑞士苏黎世联邦理工学院实验矿物物理学教授MotohikoMurakami发现，地幔钙钛矿在接近D层的极端压力和极高温度下会转变为一种新矿物“后钙钛矿”。此前，研究人员曾假设地震波在地幔D层的异常变化与钙钛矿相变有关。2007年，MotohikoMurakami和同事进一步研究发现，仅仅是钙钛矿相变不足以加速地震波。

此次的最新研究表明，后钙钛矿晶体在巨大压力和极端温度下会沿完全相同的方向排列。同时，研究人员在实验中测量了地震波速度，并成功在实验室重现了发生在地幔D层的那种速度跳跃。那么，是什么因素让后钙钛矿晶体排列整齐呢？沿着地幔底缘水平流动的固体地幔岩石是最终答案。

研究人员长期以来一直怀疑这种像沸水般的岩层对流现象存在，现在终于得以证明。固体岩石的地幔对流存在于地核和地幔之间的边界区域，也就是说，固体岩石在该深度区域缓慢但稳定地流动。这一发现不仅揭开了地幔D层的神秘面纱，也为窥探地球深处的动力学打开了一扇窗。