地球是一个复杂而神奇的星球，它的内部结构和过程一直是科学家们探索和研究的重要课题。地球的内部可以分为三层：最里面的核心，中间的地幔和最外面的地壳。核心又分为内核和外核，内核是一个由铁和镍组成的固态球体，外核是一个液态层，包围着内核。地幔是由岩石组成的厚厚的层，它在高温高压下缓慢流动。地壳是由岩石和沉积物组成的薄薄的外层，它覆盖了地幔的表面，并形成了我们生活的陆地和海洋。
在地球内部最深处，核心和地幔之间有一个界面，称为核幔边界。这个界面距离地表约3200公里，是一个难以直接观测的区域。然而，科学家们可以利用地震波来探测这个区域的结构和特征。地震波是由地震或其他震源产生的能量波，它们可以在地球内部传播，并在不同介质之间发生反射、折射或衰减。通过测量地震波在不同位置的到达时间和振幅，科学家们可以推断出地球内部的密度、速度和温度分布，并绘制出三维图像。
近日，一项发表在《科学进展》杂志上的研究揭示了一个惊人的发现：在核幔边界上存在着一层古老的海底物质，它可能覆盖了整个或大部分核心周围。这项研究由阿拉巴马大学的萨曼莎·汉森博士领导，她和她的团队利用了南极洲15个站点收集的三年地震数据，进行了高分辨率成像。这是第一次使用南半球的数据来研究核幔边界。
地核（蓝色）超低速区（红色结构）和太平洋大低剪切速度区（红色透明）卡通
这层海底物质非常薄，相比之下，核心有724公里厚，地幔有2900公里厚。这层物质的厚度也不均匀，有些地方只有5公里厚，有些地方则达到50公里厚。这层物质非常密集，因此当地震波通过时会显著减速。科学家们把这种具有超低速度特征的区域称为超低速度带结构（ULVZs）。以前的研究只发现了一些孤立的ULVZs，但这项新研究表明，ULVZs可能存在于整个或大部分核幔边界上。
那么，这层古老的海底物质是如何形成并到达核幔边界的呢？科学家们认为，这与板块运动和俯降有关。板块运动是指地壳的不同部分以不同的速度和方向移动，导致板块之间的相互作用。当一块板块向下俯冲到另一块板块下面时，就形成了一个俯冲带。俯冲带是地球内部物质循环的重要途径，因为俯冲的板块会携带一些海洋地壳和沉积物进入地幔。这些物质在高温高压下会发生化学和物理变化，变得更加密集，并沉积在核幔边界上。随着时间的推移，这些物质会在核幔边界上形成一层薄薄的海底涂层，并受到地幔流动的推挤。
这层海底涂层对地球的演化和动力学有着重要的影响。首先，它会影响核心的热量传递，从而影响地球的磁场。地球的磁场是由外核中的液态金属流动产生的，这种流动依赖于核心和地幔之间的温差。如果海底涂层阻碍了热量从核心向地幔传递，那么外核中的流动就会减弱，导致磁场变化或反转。其次，海底涂层也可能影响地幔柱或热点的形成和运动。地幔柱是指从核幔边界上升到地表的热岩石柱，它们可以引起火山喷发或大陆漂移。如果海底涂层中含有一些易于熔化或富含水的物质，那么它们就可能被地幔柱夹带到地表，并提供一些关于地球深部结构和历史的线索。
这项发现为我们理解地球内部提供了一个重要的信息，也显示了继续探索和研究地球内部的必要性。
参考文献
- Nalewicki, J. (2023, April 14). Ancient ocean floor surrounds Earth’s core, seismic imaging reveals. Live Science. https://www.livescience.com/planet-earth/ancient-ocean-floor-surrounds-earths-core-seismic-imaging-reveals
- Ralls, E. (2023, April 6). Discovery: Ancient ocean floor surrounds the Earth’s core. Earth.com. https://www.earth.com/news/discovery-ancient-ocean-floor-surrounds-the-earths-core/
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