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地球的地幔温度比科学家们想象的要高出100华氏度

一项新的研究发现,在这里被标记为软流圈的地幔上层比之前认为的要热。vectortatu/Shutterstock)

地球灼热的内部有多热?一项新的研究发现,在2570华氏度(1410摄氏度)的高温下,

这一发现揭示了地球海洋下的地幔——地壳下延伸到地球内部液体核心的区域——比科学家先前认为的温度高出近110华氏度(60摄氏度)。他们说,这一发现将有助于科学家更准确地模拟地球的许多地球动力学过程,包括板块构造。

“具有如此热的地幔可能意味着地幔的粘性较小(流动更容易),这可以解释板块是如何在软流圈顶部移动的,研究负责人、麻省理工学院和伍兹霍尔海洋学研究所联合举办的一个项目的地质学和地球物理学系博士生埃米莉·萨拉菲亚恩说:“地球地幔的上层。萨拉菲亚在写给《生活科学》的电子邮件中说:

地球是如何形成的,温度对软流圈的影响与高温对蜂蜜的影响没有太大区别,她说:

“如果你把蜂蜜放进冰箱一小时,当你取出蜂蜜时,它几乎不会流动。”相反,如果你把蜂蜜放在炉子上,它会很容易流动,因为它更热。

地幔之谜

有很多线索表明地球海洋下面的地幔正在炽热。例如,它产生的熔岩从水下火山爆发。然而,由于明显的原因,科学家们不能到地幔中去直接测量它融化的温度。

相反,科学家们在实验室里通过混合矿物积木的粉末来创造地幔岩,萨拉芬说。

一旦有了合成的地幔岩,他们就将岩石置于地幔之下压力和温度来确定岩石在给定压力下融化的温度,”她说。通过在小的时间间隔和不同的压力下增加温度,科学家们可以准确地记录下他们合成的地幔岩何时融化,这种情况被称为地幔固相线。

,但是这个实验有一个主要的问题:水。Sarafian说:

地幔岩含有少量的水,但要确保这些实验室样品中的水含量是非常困难的。此外,大气中含有水,“所以你的实验吸收了一些未知量的水,它们并没有完全干燥,”她说,

科学家们意识到了这个问题,Sarafian说:“但是他们永远无法量化他们的实验中有多少水,因为在地幔压力和温度下的实验中生长的矿物颗粒太小,无法用现有的分析技术来测量。可以理解的是,在这些实验中,科学家需要对水进行解释,因为岩石中的水可以降低岩石的熔化温度。过去,研究人员选择在干燥的人造岩石上做实验,然后在数学上把水加到方程中,她说,

,但是,正如Sarafian和她的同事后来发现的那样,由于大气中的水,这些“干燥”的实验实际上并不干燥;相反,它们所含的水与地幔中的水大致相同,她说。因此,通过数学上的加水来修正结果是不必要的,而且会使结果不准确。

橄榄石来拯救

一种叫做橄榄石的矿物帮助萨拉芬和她的同事用另一种 ... 解决这个难题。橄榄石颗粒大小与细砂差不多,足够大,研究人员可以精确测量颗粒内的水分。此外,橄榄石是一个很好的候选者,因为它自然地存在于地幔中,Sarafian说,

“我们在地幔中进行了熔融实验我和以前的科学家一样,把人造岩石置于高压和高温下,但是通过在我们的实验中加入这些颗粒,我们给了自己一个足够大的目标来分析水分含量,”她说。萨拉菲亚说,【50个关于地球的有趣事实】

很方便,样品的含水量最终与地幔相同。她说,这意味着他们不必使用任何方程来修正数据,

他们的结果表明,当地幔相对靠近地球表面时,地幔就会融化。这与最近的另一项发现背道而驰,该发现表明地幔实际上在地球表面的深处融化。

“这必须意味着公认的地幔温度估计值太低,实际上,地幔温度更高60摄氏度(约110华氏度)。”这是一个非常重大的飞跃!”

这一发现是对海洋下地幔温度的“明显修正”,加州理工学院的地质学和地球化学教授Paul Asimow没有参与这项研究,阿西莫在《科学》杂志的一篇评论文章中写道:

“这一发现”将改变对全球软流圈地球物理观测的解释。

这项研究和评论今天(3月2日)在线发表在《科学》杂志上。

是关于生命科学的原始文章。

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