地球每26秒就会晃动一次。幅度很小——肯定不会让你感觉到——但足以让多大陆的地震学家在探测器上看到一个可测量的微小“脉冲”。尽管这种脉冲已经被观测了几十年,但研究人员对其原因仍未达成一致。围绕这一现象的神秘感甚至催生了一个专属的XKCD网络漫画。
在地球科学家的行话中,这种脉冲被称为“微震”,它最早于20世纪60年代初由当时在拉蒙特-多尔蒂地质观测站工作的杰克·奥利弗(Jack Oliver)首次记录。他最为人所知的是后来为板块构造理论提供了重要早期证据。奥利弗发现,脉冲的来源位于“南大西洋或赤道大西洋”,并且在北半球的夏季(或南半球的冬季)更为强烈。
科罗拉多大学博尔德分校的地震学家迈克·里茨沃尔勒(Mike Ritzwoller)解释说:“杰克在1962年没有像我们在2005年那样拥有资源——他没有数字地震仪,他处理的是纸质记录。”他的团队在几十年后才独立发现了这个奇怪的脉冲。
1980年,美国地质调查局的地质学家加里·霍尔科姆(Gary Holcomb)对这种奇怪的微震进行了更深入的研究,并发现它在风暴期间最为强烈。但他的工作和奥利弗的工作在很大程度上被时间所淹没,而持续的地震节拍则在我们脚下无声无息地继续着。
然后,在2005年的一天,当时的研究生格雷格·本森(Greg Bensen)正在科罗拉多大学博尔德分校的实验室处理地震数据。他的导师走进来,让他展示正在处理的内容。正如里茨沃尔勒所说,本森调出了一些数据,赫然显示:一个来自远方的强大信号。“我们一看到这个,[当时]博士后研究员尼古拉·沙皮罗(Nikolai Shapiro)和我立刻意识到有什么不对劲,但我们完全不知道那是什么,”里茨沃尔勒说。
困惑不解的团队从各种角度检查了这些脉冲。是他们的仪器出了问题?还是他们的分析?或者这种地震活动真的在发生?所有迹象都指向后者。他们甚至能够将脉冲的来源三角定位:在非洲西海岸几内亚湾的一个单一源头。他们也翻出了奥利弗和霍尔科姆的工作,并于2006年在《地球物理学研究快报》上发表了一项研究。但即使在那之后,也没有人真正证实这种规律性地震活动的具体原因。尽管许多人认为这是由海浪引起的,但也有人坚持认为是火山活动造成的。
噪音在我们周围
尽管这个特定的脉冲很吸引人,但在没有地震或火山爆发等活动的情况下存在地震活动(即在平静时期)并不是什么新鲜事。我们周围一直存在着微妙的地震背景噪声。
“地震噪声基本上是由太阳产生的,”里茨沃尔勒解释说。他说,太阳在赤道地区比在两极地区加热地球更厉害,这会产生风、风暴、洋流和海浪。当海浪撞击海岸线时,能量就会传递到陆地。
“就像你敲击桌子一样。它会使指关节附近的区域变形,但然后这种形变会传递到整张桌子上,”他说。“所以坐在桌子另一边的人,如果他把手,或者脸,放在桌子上,就能感受到震动。”
研究人员可以研究这种环境地震噪声的模式来了解地球内部,里茨沃尔勒的团队几十年来一直在这样做。“但是(2005年)脉冲的出现让我们感到惊讶,”他说。
定位脉冲
快进六年,另一位研究生加勒特·欧勒(Garrett Euler)出现在圣路易斯华盛顿大学地震学家道格·维恩斯(Doug Wiens)的实验室。欧勒将脉冲的来源进一步缩小,指向了几内亚湾一个名为博尼湾(Bight of Bonny)的区域。他还论证了海浪拍打海岸是可能的原因。
维恩斯解释说,当海浪在海洋中传播时,水中的压力差对海底的影响可能不大。但当它到达大陆架——那里的陆地非常靠近海面——时,压力就会使海底变形(就像敲桌子会使表面变形一样),并产生与海浪作用相关的地震脉冲。欧勒在2013年美国地震学会会议上展示了他的研究成果。
但并非所有人都完全信服。同年发表的一篇论文中,由中国武汉大学测地与地球物理研究所的夏义杰(Yingjie Xia)领导的一个团队提出,26秒脉冲最可能的来源不是海浪,而是火山。这是因为脉冲的起源点离博尼湾圣多美岛的一座火山异常近。事实上,地球上还有其他地方的火山确实会引起与此类似的微震。(如果你想知道,那就是日本的阿苏火山。)
即使在这个主要争论之外,仍然存在更多问题。 namely,为什么是这里?全世界有许多大陆架和火山,据我们所知,它们并没有引起地震脉冲——博尼湾到底有什么特别之处?
但是,在脉冲首次被观测到近60年后,没有人能够完全弄清楚。原因可能是,在地震学家看来,这并不是一个真正优先的研究项目。“在地震学中,我们有一些关注的重点,”维恩斯解释说。“我们想确定大陆下方的结构,诸如此类的事情。这只是我们通常研究范围之外的一点点……[因为它]与理解地球深层结构无关。”
里茨沃尔勒补充说,这并不意味着它不值得研究。
“我们仍在等待这个现象根本原因的解释,”里茨沃尔勒说。“我认为(所有这一切的)重点是,地球上存在着一些已知的、非常有趣的基本现象,但仍然是秘密。”他说,也许要等到未来的几代学生才能真正解开这些伟大的谜团。














