根據芝加哥大學一位科學家的一項新研究，在上地幔的最底部，可能有一層令人驚訝的流體岩石環抱著地球。這一發現是通過測量斐濟附近的太平洋發生深層地震後，島嶼上的GPS傳感器所記錄的揮之不去的運動而得出的。該研究於2月22日發表在《自然》雜誌上，展示了一種測量地球地幔流動性的新方法。

芝加哥大學的地球物理學家、該研究的主要作者Sunyoung Park說：”儘管地幔構成了地球的最大部分，但我們對它仍然有很多不了解。我們認為，通過使用這些深層地震作為探測這些問題的一種方式，我們可以學到更多的東西。”

我們對我們腳下的地球仍然知之甚少，在越來越多的熱量將鑽頭融化之前，人們設法向下挖掘的最遠距離是大約7.5英里。因此，科學家們不得不利用地震波如何移動等線索來推斷構成地球的不同層次，包括地殼、地幔和核心。

阻礙科學家的一件事是對地幔層的粘性進行精確測量。地幔是地殼下面的一層。它是由岩石構成的，但是在這個深度的強烈溫度和壓力下，岩石實際上變得很粘稠–像蜂蜜或焦油一樣緩慢流動。

“我們想確切地知道地幔流動的速度，因為這影響著整個地球的演變–它影響著地球在多長時間內保留多少熱量，以及地球的物質如何隨著時間的推移而循環。”Park解釋說。”但是我們目前的理解是非常有限的，包括很多的假設。”

Park認為可能有一種獨特的方法，通過研究非常深的地震的後果來獲得對地幔屬性的測量。

我們在新聞中聽到的大多數地震都是比較淺的，起源於地球的頂部地殼。但是，偶爾也有起源於地球深處的地震–在地表下450英里處。這些地震不像較淺的地震那樣得到很好的研究，因為它們對人類居住區的破壞性不大。但是由於它們深入地幔，Park認為它們可能提供一種了解地幔行為的方法。

Park和她的同事們研究了2018年發生在斐濟海岸的一次特殊的此類地震。這次地震的震級為8.2級，但它是如此之深–350英里以下，距離太深以至於它沒有造成任何重大損失或死亡。

然而，在地震結束後，當科學家們仔細分析來自附近幾個島嶼的GPS傳感器的數據時，他們發現地球一直在因此移動。

數據顯示，在地震發生後的幾個月裡，地球仍在移動，在震盪後沉降。即使幾年後，湯加仍在以每年約1厘米的速度緩慢下移。

“你可以把它想像成一罐蜂蜜，在你用勺子蘸了它之後，它慢慢地恢復了水平–只不過這需要幾年而不是幾分鐘，”Park說。

這是對深層地震後的變形的第一次實實在在的觀察；這種現像以前曾在淺層地震中被觀察到，但專家們認為這種影響太小，對深層地震來說是無法觀察到的。

Park和她的同事利用這一觀察結果來推斷地幔的粘性。

通過研究地球如何隨著時間的推移而變形，他們發現了一個約50英里厚的地幔層的證據，它比地幔的其他部分粘性更小（即”更細”），位於上地幔層的底部。他們認為這個層可能圍繞整個地球延伸。

這個低粘度層可以解釋地震學家的一些其他觀察結果，這些觀察結果表明有一些不怎麼移動的”停滯不前”的岩石板，位於上地幔底部的相同深度。Park說：”用模型重現這些特徵一直很困難，但是這項研究中發現的薄弱層使它更容易做到這一點。”

它還對地球如何隨著時間的推移在地殼、地核和地幔之間傳輸熱量、循環和混合材料產生了影響。

“我們真的很興奮，”Park說。”用這種技術還有很多東西可以發現。”

該論文的其他合著者是加州理工學院的Jean-Philippe Avouac和Zhan Zhongwen以及意大利國家地球物理和火山研究所的Adriano Gualandi。