地层深处的未解之谜
神秘大洋惊现地球深处
美国科学家在地球深处发现了一个面积与北冰洋一样大小的“大洋”,这是科学家第一次在地表下发现如此多的水。有意思的是,这一巨大水体的位置主要是在东亚及北京的地下深处,因此科学家把这种新的地底特征称为“北京异常”。
迈克尔·维瑟逊和耶西·劳伦斯两人一起分析了将近60万份的震波图(地震穿过地球时产生的震波的记录)。他们注意到,在亚洲大陆下面,地震波表现出了减弱的现象,而且速度也略有减慢。
维瑟逊猜测,地震波的衰减有可能是由于受到大面积的地下水的影响,而这片地下水体的面积有可能与北冰洋一样大小,它们被禁闭在位于地表以下700~1400公里的岩石之中。这些岩石的可能含水量不到0。1%,但是从这一区域的大小来判断,仅仅这0。1%的水量累计也足够达到一个巨大的程度。
地表以下700~1400公里位置本应该是属于地幔层。地幔有可能存在如此大面积的地下水吗?
中国地质科学院地质所研究员韩同林解释,前苏联有科学家就曾提出,现在地球表面的水仅仅占地球总水量中的13%,还有87%的水量保存在地幔里,成为不断补充地表水分的后备来源。
有一种关于地表水来源的假说称,地球表面本来没有水,地表最初的水大部分以岩石结晶水的形式存在于地球内部,或者溶解在岩浆中。随着地球的演化,这些地球内部的水通过火山喷发,也可能通过岩浆侵入等方式跑出来,蒸发到大气中,再降落下来形成了地球上最初的地表水。甚至还有人估计,目前全世界每年仅因为火山爆发,就带到大气中4000万~5000万吨的水。
韩同林指出,地幔层如果真的有大量含有水分的岩石,那么在火山爆发时形成的高温高压的情况下,岩石中的水必然会蒸发出来,在地面形成温泉、汽泉。但是我们在北京却很难看到这样的现象。
而地震波的衰减和很多因素有关,不仅仅是因为地下水,不同性质的岩石、过渡层等等都可以引起地震波的衰减。因此,东亚地区地下是否有含水岩石区还需要进一步研究。就算进一步的勘测证明了维瑟逊的推测,理论上我们也可以通过开采这些岩石经过高温融化蒸发收集和过滤获得水,但这项工作的成本人们是负担不起的。
地核温度竟然接近太阳表面
美国的科学家日前公开表示,他们目前已经测出地核与地幔之间边界的温度大约为3677℃,并估计地核内部温度可能高达4982℃,几乎与太阳表面一样热,太阳表面的温度约为5526℃。
美国麻省理工学院教授罗伯特·希斯特和他的科研小组称,他们目前已经测出了地核最上层的温度,地核所含水银的温度可以高达约6650华氏度(约合3677℃)。
地球内部
罗伯特·希斯特在论文中表示,研究人员们通过对由地震引发的地震波进行实时监控,进而对中美洲下面的地域进行了详细的检测。科学家们计算,从地核传到地表的热量中,约有三分之一从地表散发到了大气层中,也就是约42万亿瓦。
地核
罗伯特·希斯特称,通过读取地震波数据,可以有效测出地核与地幔边界的温度。地震波的速度显示了它们所过之处的化学和物理属性。研究小组将地震波数据与矿物质物理属性的数据进行综合,就算出了地幔、地核和两者边界上的温度。具体来说,有一种叫做钙钛矿的矿石可以在特定温度和压力下转化为后钙钛。而对应的这个温度压力边界,可以通过定位该矿石转换出现的点来确定。科学家计算出这个温度约为6650华氏度(约3677℃),因此进一步估计地核部分区域的温度甚至可以达到9000华氏度(约4982℃)。在太平洋下面的某区域,地球在地心-地幔边界损失的热量约为7。5~15瓦,远比原先估计的要高。
目前很多专家认为,地球内核中的主要物质有可能是处于晶体状态的铁镍合金。但也有科学家在实验中发现,将铁加热至熔融状态,并把熔融铁所处环境的压力逐渐升高至10万个大气压时,熔融铁的粘滞性会不断增强,铁中的晶体会逐渐受到破坏,其原子结构呈现出不规则排列状态,即非晶体状态。地球内核中的压力最大可达约370万个大气压,随着压力和温度的增加,熔融铁的粘滞性会继续升高,其非晶体特性会愈加明显。因此,地球内核中的主要物质很有可能是粘滞性极高、处于非晶体状态的、含铁镍成分的物质。
罗伯特·希斯特说:“数年来,我们通过研究地震波的路径,可以确定在不同深度地球密度的变化情况。在我们所能往下钻探的范围内,地球皆由岩石组成,其密度并未随深度出现明显的增加。明显大于岩石密度的物质是金属,而最常见的金属是铁。因此,我们确信,地球有一个被岩石幔所围的铁核。随着向地核深入,压力会不断增加,铁的熔点也会不断增高。事实上,铁的熔点似乎比温度上升得要快。这样,在地球最中心的75英里范围内,铁核变为固态的内核。压力已使铁的熔点变得非常高,以至于不断升高的温度也不能熔化内核。”
由于地核的特征,科学家们在实验室里很难进行模拟,因此对它的了解也就很少。但有一点科学家是深信不疑的,那就是地球内部是一个温度极高而且极不平静的世界,地球内部的各种物质始终处于不停息的运动之中。
地球居然也有伤口
英国一支科考队2007年3月5日出发,前往大西洋中部海域,准备探秘一个被誉为“地球伤口”的海底巨坑。
大西洋海底出现的这个巨坑令科学家大惑不解。该巨坑位于从佛得角群岛到加勒比海途中的大西洋海域之中,在海底延伸约有数千平方公里,最高处位于海平面之下3000米。海底其他地区都有大约4英里(约6。4公里)厚的地壳部分,而这个巨坑上层只有一层薄薄的地幔。