地球重力場信號的巨大異常在地表深處移動

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

一項新的分析表明，這種奇怪的事件在地表對人類無法檢測到，只是在重力監(jiān)測衛(wèi)星收集的數據中才被發(fā)現——原因是我們下方遠處的質量巨大重新分布。

據法國巴黎城市大學地球物理學家夏洛特·高涅·古蘭頓 （Charlotte Gaugne Gouranton） 領導的一個團隊稱，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）處物質相變的結果。

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異常是由一個關節(jié)檢測到DLR的以及美國宇航局名為重力恢復和氣候實驗的任務（恩典），一對從 2002 年到 2017 年繞地球運行的衛(wèi)星。

當衛(wèi)星在近地軌道上旋轉時，衛(wèi)星配置對地球重力場的變化比地表上的傳感器敏感得多。它們以精確的隊形彼此保持在可檢測的距離內;它們之間的距離隨著重力場強度的變化而變化。

然后，這些變化可以與表面質量分布的變化相關聯，例如地下水的變化儲 層冰川融化和海平面變化，所有這些都表現為行星引力場的微小變化。

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

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

讓這個信號更有趣的是，它與同一區(qū)域的地球磁場的猛拉同時發(fā)生，由其他衛(wèi)星記錄，稱為地磁混蛋.這些變化被認為是行星內部深處變化的結果，靠近甚至在液體外核中。

研究人員對各種場景進行了建模，以確定引力異常是否與地表過程有關，特別關注移動水，包括地下水和海洋。

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

一旦排除了地表過程，研究人員就需要弄清楚地表深處的哪些過程可能是原因。

地幔中最豐富的礦物是布里奇曼石（（Mg，Fe）SiO?）。在某些條件下，橋長石可以發(fā)生相變，從鈣鈦礦晶體結構設置為后鈣鈦礦結構.

這意味著礦物內部的原子轉變?yōu)椴煌木Ц駱嬓停⑶宜l(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.

橋式巖石結構的這種變化還涉及材料密度的顯著變化，這將使該區(qū)域的質量重新分布得相當快，從而在上方的重力場中產生巨大的變化。這也可以解釋同時發(fā)生的地磁抖動。

該團隊的工作尚未得到證實，但還有其他影響。地震數據顯示奇怪的物質斑點靠近地核，似乎與周圍物質具有不同的特性。2007 年引力異常相移的擬議位置非常接近這些斑點之一，這可能意味著這兩種現象是相關的。

“通過分析 GRACE 衍生的重力梯度的時間序列，我們在東大西洋發(fā)現了一個異常的大尺度重力梯度信號，在 2007 年初達到最大值，這不能完全用地表水源或巖心流體流動來解釋，”研究人員寫道.

“這使我們認為，該信號的至少一部分可能反映了地幔深處的快速質量重新分布?！?/p>

這些大規(guī)模重新分配有多普遍，以及它們如何適應更廣泛的格局地球內部動力學，仍有待調查。

該研究已發(fā)表在地球物理研究快報.

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