地底深處發現的古代巨型島嶼：被掩埋的大陸

地球 01-29

科學家們在地函中發現了隱藏的寶藏。在地函深處，藏著兩座巨大的「島嶼」，每一座都有一個大洲那麼大。烏特勒支大學的最新研究顯示，這些區域不僅比周圍寒冷、下沉的板塊構成的「墓地」溫度更高，而且年代久遠——至少有五億年歷史，甚至更久。

這些發現挑戰了長期以來認為地函是均勻混合、快速流動的觀念，而這一理論如今也受到越來越多的審視。「地函中的流動比一般認為的要少。」這項研究最近發表在《自然》期刊上。

大型地震會使地球像鳴鐘一樣震動，產生獨特的音調，就像樂器發出的聲音。地震學家透過分析這些震盪，研究地球的內部深處。當這些音調遇到異常時，它們會聽起來「走調」或變得不明顯，為探索內部隱藏的結構提供了關鍵線索。

透過這種方式，地震學家就能像醫生用X光「看透」人體一樣，繪製出地球內部的影象。上世紀末，對這些震盪的分析顯示，地下存在兩個「超級大陸」：一個在非洲下方，另一個在太平洋下方，都深藏在地表兩千多公里以下。

荷蘭烏特勒支大學的地震學家、地球內部深部結構與組成教授阿雯·杜斯表示：「沒有人知道它們是什麼，也不知道它們是暫時的現象，還是已經在那裡存在了數百萬年，甚至數十億年。」

「這兩座大島被一個板塊構成的『墓地』包圍，這些板塊是透過一種叫做『隱沒作用』的過程被運送到那裡的。在這個過程中，一個板塊俯衝到另一個板塊之下，從地球表面一直下沉到將近三千公里的深度。」

慢波

「多年來，我們一直知道這些島嶼位於地球核心和地函的邊界。而且我們發現地震波在那裡會減速。」

因此，地球科學家將這些區域稱為「大型低地震波速省份」，簡稱LLSVPs。

「地震波減速是因為LLSVPs很熱，就像在炎熱的天氣裡，你跑步的速度比不上天氣涼快的時候。」

杜斯和她的同事蘇賈尼亞·塔拉韋拉 - 索薩很想知道是否能對這些區域有更多的發現。

「我們加入了新的資訊，也就是地震波的所謂『阻尼』，它指的是波在穿過地球時損失的能量。為了做到這一點，我們不僅研究音調的走調程度，還研究了它們的音量。」

塔拉韋拉 - 索薩補充道：「出乎我們的意料，我們發現LLSVPs中的阻尼很小，這使得那裡的音調聽起來非常響亮。但在寒冷的板塊『墓地』中，我們發現了大量的阻尼，那裡的音調聽起來非常微弱。和上地函不同，在上地函中，我們得到了預期的結果：它很熱，波也有阻尼。就像外面天氣炎熱時你出去跑步，你不僅速度會變慢，還會比外面天氣寒冷時更容易感到疲倦。」

晶粒大小

他們專門研究地球深處礦物的同事勞拉·科布登建議研究LLSVPs的晶粒大小。根據他們的美國同事烏爾裡希·福爾的說法，僅靠溫度無法解釋LLSVPs中高阻尼的缺失。

杜斯表示：「晶粒大小更為重要。最終沉入板塊『墓地』的隱沒板塊由小晶粒組成，因為它們在深入地球的過程中會重新結晶。小晶粒尺寸意味著晶粒數量更多，因此晶粒之間的邊界也更多。由於板塊『墓地』中晶粒之間有大量的邊界，我們發現那裡有更多的阻尼，因為波在穿過每個邊界時都會損失能量。而LLSVPs顯示出極小的阻尼，這意味著它們一定是由大得多的晶粒組成的。」

古老

那些礦物晶粒不是一夜之間長成的，這只能意味著一件事：LLSVPs比周圍的板塊「墓地」要古老得多。更何況，LLSVPs的構成單元大得多，非常堅硬。因此，它們不參與地函對流（地球地函中的流動）。

因此，與地理書本所教的內容相反，地函也不可能是均勻混合的。

塔拉韋拉 - 索薩解釋道：「畢竟，LLSVPs必須以某種方式在地函對流中存留下來。」

引擎

瞭解地球的地函對於理解地球的演化至關重要。

杜斯補充道：「而且對於理解地球表面的其他現象，如火山活動和山脈形成也很重要。地球的地函是驅動所有這些現象的引擎。例如，地函柱，它們是從地球深處上升的巨大熱物質氣泡，就像熔岩燈裡的那樣。」

一旦它們最終到達地表，就會引發火山活動，比如夏威夷下方的情況。「而且我們認為那些地函柱起源於LLSVPs的邊緣。」

大型地震

在這類研究中，地震學家充分利用了真正大型地震引發的震盪，最好是發生在深處的地震，比如1994年的玻利維亞大地震。

杜斯解釋道：「它從未登上報紙，因為它發生在650公里的深處，幸運的是，它沒有在地球表面造成任何破壞或人員傷亡。」

整個地球的震盪，也就是音調，在數學上的描述方式使我們能夠輕易地「讀取」由特定結構引起的阻尼（即震盪的響度），並將其與波速（即走調程度）分開。