南太平洋群岛下方发现新的密集物质结构,宽约 1,000 公里

德甲下注贴吧     2020-06-21     檢舉
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地球科学家知道地球内部存在一些异于地函和地核的结构,然而相关数据有限,难以确定结构的深度与组成。最近一个国际团队使用新算法分析过去 30 年来的地震图,新揭露南太平洋马克萨斯群岛(Marquesas)正下方也有块巨大且密集的结构,被称为震波超低速带。与医生利用超音波观察人体内部的方式类似,地球科学家也使用地震波来探测地球内部结构,然而和前者相比,后者显然艰巨许多:需要等待地震发生才能记录数据,且讯息很零星,除了数据来源被限制在一个很小的区域外,大多数情况也无法区分较弱的回声和噪声。

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但透过一种新的算法,来自马里兰大学(UMD)、约翰·霍普金斯大学和以色列台拉维夫大学的国际团队分析了成千上万条地震波,识别来自地核与固体地函边界的回波,发现马克萨斯群岛正下方有一个巨大的、以前未知的结构,由异常密集的热岩石组成。地震在地表以下产生行进数千公里的地震波,当波遇到岩石密度、温度或成分变化时,它们的行进速度也会改变,从而产生可以被检测到的回波;来自靠近地表结构的回声更快地到达,而来自较大结构的回声更大,透过测量这些回波抵达不同位置地震仪时经历的传播时间与振幅,科学家可以开发出隐藏在地表以下的岩石模型,该过程类似于蝙蝠回声定位的方式。在新研究中,科学家专注于寻找剪力波沿地函边界传播时产生的回波,如果一次只查看单张地震图,则剪立波的回波很难与随机噪音区分。但若一次查看多张地震图,就能发现相似性与模式,团队利用一种称为 Sequencer 的新算法,分析 1990~2018 年间太平洋发生数百次 6.5 级及以上地震的 7,000 张地震图。

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该方法原本是开发用来寻找遥远恒星与星系辐射,没想到尝试应用在探测地震回波时也大有助力,揭开地函边界一些意外的结构。团队指出,约有 40%地震波路径都发现回波,这代表在地函边界的异常结构比以前设想的还要宽广,尤其夏威夷下方有一块相当密集的物质会产生独特响亮回声,被称为震波超低速带(ultra-low velocity zones,ULVZs,注)。但这次,科学家在马克萨斯群岛下方也发现先前未知的震波超低速带,直径约 1,000 公里,厚 25 公里。随着新技术帮助我们得出更高分辨率的地球内部结构图,将帮助地质学家推断出结构的化学性质与温度,解开地球核心这些奇怪区域的真面目。