地球重力場(chǎng)信號(hào)的巨大異常在地表深處移動(dòng)

2007年，東大西洋上空發(fā)生了一件奇怪的事情。根據(jù)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星的說(shuō)法，我們星球的重力場(chǎng)在沉降到原始狀態(tài)之前出現(xiàn)了大陸規(guī)模的異常。

一項(xiàng)新的分析表明，這種奇怪的事件在地表對(duì)人類無(wú)法檢測(cè)到，只是在重力監(jiān)測(cè)衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)中才被發(fā)現(xiàn)——原因是我們下方遠(yuǎn)處的質(zhì)量巨大重新分布。

據(jù)法國(guó)巴黎城市大學(xué)地球物理學(xué)家夏洛特·高涅·古蘭頓 （Charlotte Gaugne Gouranton） 領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)稱，這種重新分布可能是地幔下邊界附近約 3,000 公里（1,864 英里）處物質(zhì)相變的結(jié)果。

相關(guān)：美國(guó)宇航局正在觀察地球磁場(chǎng)中巨大的異常現(xiàn)象

異常是由一個(gè)關(guān)節(jié)檢測(cè)到DLR的以及美國(guó)宇航局名為重力恢復(fù)和氣候?qū)嶒?yàn)的任務(wù)（恩典），一對(duì)從 2002 年到 2017 年繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星。

當(dāng)衛(wèi)星在近地軌道上旋轉(zhuǎn)時(shí)，衛(wèi)星配置對(duì)地球重力場(chǎng)的變化比地表上的傳感器敏感得多。它們以精確的隊(duì)形彼此保持在可檢測(cè)的距離內(nèi);它們之間的距離隨著重力場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化。

然后，這些變化可以與表面質(zhì)量分布的變化相關(guān)聯(lián)，例如地下水的變化儲(chǔ) 層冰川融化和海平面變化，所有這些都表現(xiàn)為行星引力場(chǎng)的微小變化。

Gaugne Gouranton 和她的同事認(rèn)為這些衛(wèi)星可能記錄了來(lái)自地球深處的一些質(zhì)量變化，因此他們搜索了 GRACE 任務(wù)期間收集的數(shù)據(jù)，尋找與地表活動(dòng)不符的異常跡象。

2006 年至 2008 年間，在 2007 年 1 月達(dá)到峰值，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)微妙但巨大的偶極子模式：一個(gè)帶的引力較強(qiáng)，旁邊的引力較弱，橫跨東大西洋約 7,000 公里。這種模式表示質(zhì)量正在重新分布，而不是簡(jiǎn)單地添加或刪除。

讓這個(gè)信號(hào)更有趣的是，它與同一區(qū)域的地球磁場(chǎng)的猛拉同時(shí)發(fā)生，由其他衛(wèi)星記錄，稱為地磁混蛋.這些變化被認(rèn)為是行星內(nèi)部深處變化的結(jié)果，靠近甚至在液體外核中。

研究人員對(duì)各種場(chǎng)景進(jìn)行了建模，以確定引力異常是否與地表過(guò)程有關(guān)，特別關(guān)注移動(dòng)水，包括地下水和海洋。

這些模型不僅無(wú)法匹配異常的位置、規(guī)?；驎r(shí)間，而且產(chǎn)生觀測(cè)到的規(guī)模的異常所需的大量流動(dòng)水在物理上也是不可能的。

一旦排除了地表過(guò)程，研究人員就需要弄清楚地表深處的哪些過(guò)程可能是原因。

地幔中最豐富的礦物是布里奇曼石（（Mg，F(xiàn)e）SiO?）。在某些條件下，橋長(zhǎng)石可以發(fā)生相變，從鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)設(shè)置為后鈣鈦礦結(jié)構(gòu).

這意味著礦物內(nèi)部的原子轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌木Ц駱?gòu)型，并且它發(fā)生在非常高的壓力和溫度下，而這些壓力和溫度只能在巖心-地幔邊界.

橋式巖石結(jié)構(gòu)的這種變化還涉及材料密度的顯著變化，這將使該區(qū)域的質(zhì)量重新分布得相當(dāng)快，從而在上方的重力場(chǎng)中產(chǎn)生巨大的變化。這也可以解釋同時(shí)發(fā)生的地磁抖動(dòng)。

該團(tuán)隊(duì)的工作尚未得到證實(shí)，但還有其他影響。地震數(shù)據(jù)顯示奇怪的物質(zhì)斑點(diǎn)靠近地核，似乎與周圍物質(zhì)具有不同的特性。2007 年引力異常相移的擬議位置非常接近這些斑點(diǎn)之一，這可能意味著這兩種現(xiàn)象是相關(guān)的。

“通過(guò)分析 GRACE 衍生的重力梯度的時(shí)間序列，我們?cè)跂|大西洋發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常的大尺度重力梯度信號(hào)，在 2007 年初達(dá)到最大值，這不能完全用地表水源或巖心流體流動(dòng)來(lái)解釋，”研究人員寫道.

“這使我們認(rèn)為，該信號(hào)的至少一部分可能反映了地幔深處的快速質(zhì)量重新分布。”

這些大規(guī)模重新分配有多普遍，以及它們?nèi)绾芜m應(yīng)更廣泛的格局地球內(nèi)部動(dòng)力學(xué)，仍有待調(diào)查。

該研究已發(fā)表在地球物理研究快報(bào).

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