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72:揭秘地球内部

探索D双重主层之谜,以及后钙钛矿矿物对地震波行为的新见解。

作者:Anne Sasso
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我们星球的中心距离地面3958.7英里。但到目前为止,地质学家确定知道的只有地球表层100英里左右的区域。地下的所有区域,最好的推断方法是通过地震波,观察它们穿过地球内部时的变化。今年,地质学家发现了一个新的线索。一种新发现的矿物相可能解决一个长期存在的难题:D双重主层(或D"层)的组成。

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D"层最早于1950年被定义,它位于地球表面1700英里处,构成了硅酸盐地幔和熔融铁核之间的边界。在那里,地震波的速度和方向会发生剧烈变化。“观察到许多大型地震异常,但其原因尚不清楚,”东京工业大学的矿物学家Kei Hirose说。

由于Hirose和他的同事无法钻入D"层,他们进行了实验室实验。地质学家长期以来一直怀疑,下地幔主要由钙钛矿组成,这是一种镁硅酸盐矿物。Hirose将钙钛矿挤压在两块宝石级钻石之间,称为砧座,并用强大的激光束对其进行加热,以复制被认为存在于125到185英里厚的D"层中的高温和高压。

他们发现了一种全新的晶体结构,其化学成分与钙钛矿相似。他们将其命名为后钙钛矿。这种矿物具有独特的层状结构,会导致地震波的速度根据其传播方向而变化——就像在D"层中一样。“这种相可以解释许多以前无法很好解释的地震异常,”Hirose说。“我们终于打开了地幔底部的门,发现了那里的秘密。”

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