深藏于地球内部的神秘结构一直吸引着科学家们的探索。尽管我们知道地球有一个由液态铁组成的核心,外围包裹着坚固的地幔,但地核与地幔交界处的具体情况却鲜有人研究。
最新的研究表明,通过地震学手段可以揭开这一谜团。地震并非只有在造成明显破坏时才存在,实际上它们频繁发生,每次地震都会引发地震波,这些波动可以在地球内部传播数千公里。更重要的是,地震波在穿过不同特性的区域时会发生变化。
马里兰大学的地质学家利用这一现象,对地核与地幔交界处进行了深入研究。他们追踪了太平洋盆地的地震波回声,发现约40%的波道中存在所谓的剪切波回声。这些回声是在地震波经过地核与地幔交界处时产生的,由于衍射效应,回声会在稍有不同的时间抵达地震仪。来自较小结构的回声速度较快,而来自较大结构的回声则声音更强。结合回声的到达时间和振幅,可以构建出该区域岩石和其他物质的物理特性模型。
然而,通常情况下,我们只能监测到少数几个地震波。这使得区分不同的回声变得困难,因为它们可能会混杂在一起。马里兰大学的研究团队采用了一种更广泛的方法,通过一次分析数千个核心与地幔交界的回声,而非一次只关注几个回声,他们获得了全新的视角。
研究团队使用了一种名为Sequencer的机器学习算法,分析了1990年至2018年间发生的7000个地震图,这些地震都达到了6.5级或以上,且发生在太平洋盆地周围。虽然Sequencer最初是为天文学家设计的,用于探测太空中的辐射模式,但它同样适用于地震波分析。
科学家们发现,在夏威夷下方的地核与地幔交界处存在一大片非常密集且高温的物质,这产生了独特的响亮回声,表明这片区域比之前估计的更大。这些区域被称为超低速区(ULVZs),在火山羽流的底部发现过这些区域,热岩石从中升起,形成了火山岛。夏威夷下方的ULVZ是已知最大的ULVZ。与此同时,在马克萨斯群岛下方也发现了另一个ULVZ,这是首次发现。
未来的工作将集中在这些地质特征如何受到地球构造运动的影响,并进一步塑造地球的构造。希望这些异常密集的热岩区域能更好地解释地球的形成及其随时间的变化,这反过来可能有助于预测未来的地震。