科學家繪製了地球內部最深處的地圖，並發現了連續變形的動態景觀。該研究分析了全球範圍內的地震波，以確定地下運動的複雜模式。結果表明，大部分變形發生在古代板塊已經沉沒了數百萬年的地方。這項發現改變了我們對地球內部結構的理解。
該研究調查了大約 75% 的下地幔，這是一個位於地核邊界上方的巨大層。這個極端區域深度約為 2,900 公里。地震產生的剪切波會根據岩石材料的方向和特性以不同的速度穿過該環境。這種方向的變化在科學界被稱為地震各向異性，可以作為地函變形的精確指標。這現象揭示了地球如何循環利用自己的地殼。
史上最大的地震資料庫
為了得出這些前所未有的結論，專家團隊收集了超過 1,600 萬張地震圖。這些記錄是從遍布全球的 24 個資料中心精心收集的。分析的材料包括波的多個階段，這些波向下穿過地幔，到達核心並返回地表。這種方法使得繪製數百公里距離內的結構應力分佈圖成為可能。這是一項龐大的資訊處理工作。
該資訊集是迄今為止編制的最大的地震資料集之一。加州柏克萊大學的研究人員與其他幾位地質專家合作領導了這項全球努力。完整的研究引起了人們的關注，並發表在與美國地震學會相關的《地震記錄》雜誌上。該出版物標誌著現代地球物理學的重大進步。專家現在擁有了用於未來調查的強大工具。
地震資料收集的工作原理與醫學超音波檢查非常相似，但適用於全球範圍。每次發生在地表的地震都會發出穿過地球內層的振動。當這些振動遇到不同密度或溫度的材料時，它們會改變速度和方向。地震儀捕捉到這些微妙的迴聲。透過編譯數百萬筆記錄，科學家能夠創建地球內部的三維模型。
與古代板塊的直接聯繫
地函深部的變形主要集中在古代板塊傾斜的區域。幾十年來，地球動力學家創建的理論模型已經預測了這種密切的關係。然而，新的繪圖提供了第一個純粹基於真實地震觀測的全球視野。該理論最終得到了具體數據的支持。這些巨大岩石的墜落不可逆轉地改變了地球的內部動力學。
下降的板塊攜帶著它們仍然靠近地表時所形成的結構。在地質時期，深處的極端高溫和破碎壓力會改變礦物質。這個過程在岩石材料中創造了新的方向。這種劇烈的相互作用也推動並重塑了下沉板塊周圍的地函。這是一場緩慢的地質舞蹈，但卻具有巨大的規模。
柏克萊大學研究員兼該研究的主要作者喬納森·沃爾夫（Jonathan Wolf）評論了這項發現的重要性。他指出，由於移動板塊的吸引力，科學界已經很好地理解了上地函的變形。然而，對於下地函缺乏類似的大規模了解。目前的研究正是朝著這個方向發展。知識空白開始被確鑿的證據所填補。
各向異性背後的機制和中心發現
提出的假設之一顯示板塊的表面相保留了一種化石各向異性。另一種被科學家認為更有可能的理論指出，在俯衝過程中發生了強烈的變形，並與核函邊界直接接觸。這個過程改變了礦物結構並創造了新的內部結構。破碎壓力將晶體重新排列成特定的圖案。
- 分析的數據幾乎涵蓋了地球整個下地函的 75%。
- 在大約三分之二的調查區域中檢測到了各向異性。
- 在與古代水下板塊相關的區域，變形模式更加明顯。
- 研究的波包括與地核和地函之間的邊界直接相互作用的複雜相。
- 處理的地震圖總量超過了 1600 萬筆記錄。
並非所有沒有明顯各向異性訊號的區域都沒有變形。在某些特定情況下，訊號可能太弱，目前的方法無法偵測到它。研究人員強調，該數據集將繼續成為未來研究的寶貴資源。檢測技術仍有發展空間。改進的地震感測器可以在未來幾年揭示更精細的細節。
對理解地球動力學的影響
地函透過構造板塊運動驅動的對流緩慢循環。這些洋流不僅移動地表的大陸塊，而且還拉伸和扭曲深層地函物質本身。該研究證實了長期以來被接受的理論，並提供了全球範圍內的觀測證據。地球就像一個巨大的熱機一樣運作。來自核心的熱量驅動著所有這些巨大的運動。
了解這些過程可以大大提高對地球長期動態的理解。深度變形影響地球內部數百萬年的熱和化學行為。使用相同資料集的其他研究可以提供有關地下流動模式的更多資訊。全文介紹了方法細節和分析產生的地圖。它強調了全球地震資料庫對於地球物理學進步的至關重要性。
核心-地函邊界深度近 2,900 公里，是溫度和壓力極端差異最明顯的過渡帶。能夠到達這些深度的水下板塊會與周圍環境發生劇烈的相互作用。這直接導致了科學家觀察到的各向異性。作者強調，某些區域沒有訊號並不代表停滯。未來，更敏感的方法或新型數據可能會填補這些空白。更大的目標涉及更精確地繪製下地函的流動方向。