科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

英國(guó)利物浦大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)磁學(xué)證據(jù)發(fā)現(xiàn)，位于地幔底部、深約2900公里、分布在非洲和太平洋下方的兩塊巨大超高溫巖石，會(huì)影響液態(tài)外核的流動(dòng)，并在數(shù)百萬(wàn)年尺度上塑造著地球磁場(chǎng)。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《自然·地球科學(xué)》雜志。

目前，在地球表面之下，人類最深的鉆探深度僅為12公里。地幔底部與地核頂部這一地球內(nèi)部最關(guān)鍵的界面長(zhǎng)期未能得到深入探測(cè)。新的研究首次發(fā)現(xiàn)了這一深部區(qū)域的磁學(xué)證據(jù)，揭示了地幔深處結(jié)構(gòu)對(duì)地球磁場(chǎng)的長(zhǎng)期影響。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)合古地磁學(xué)觀測(cè)與數(shù)值模擬，揭示了地幔底部的兩處超高溫巖石結(jié)構(gòu)的作用。這些結(jié)構(gòu)由固態(tài)高溫物質(zhì)構(gòu)成，周圍環(huán)繞著一圈從南極延伸至北極的較冷巖石帶。研究表明，這些巖石結(jié)構(gòu)通過(guò)影響下方液態(tài)外核的流動(dòng)模式，塑造了地球磁場(chǎng)的演化。

為了進(jìn)一步揭示這些深部演化過(guò)程，研究團(tuán)隊(duì)采用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬了過(guò)去2.65億年地球磁場(chǎng)的演變。研究發(fā)現(xiàn)，外核上層并非均勻加熱，而是局部存在顯著的熱差異，熱流的不均勻分布導(dǎo)致液態(tài)鐵的流動(dòng)發(fā)生變化。這些局部熱源引起的溫度對(duì)比促使液態(tài)鐵的流動(dòng)模式不穩(wěn)定，進(jìn)而影響了地球磁場(chǎng)的生成與演化。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)，地球磁場(chǎng)在數(shù)百萬(wàn)年尺度上并非一成不變，部分區(qū)域的磁場(chǎng)保持穩(wěn)定，而其他部分則發(fā)生了較大變化。這一發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家研究地球磁場(chǎng)的長(zhǎng)期演化提供了新的線索，也為研究大陸漂移、古氣候變化等地質(zhì)歷史問(wèn)題提供了重要證據(jù)。

這些研究成果使科學(xué)家更加深入地理解了地球深部的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，特別是地球外核的流動(dòng)與地球磁場(chǎng)形成之間的關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)未來(lái)探索地球長(zhǎng)期演化過(guò)程具有重要意義，也為古氣候、地球資源等領(lǐng)域研究提供了新思路。