科學人／改寫對地球內部的理解！ 科學家發現早已沉入深處的「古老海牀」

發現古代海底隱沒帶的地區。圖／Jingchuan Wang, University of Maryland.

最近，馬里蘭大學的地質學家們發現了一片在恐龍時代就已經沉入地球深處的古老海牀，這片神秘的隱沒帶將改寫我們對地球內部的理解。這項研究結果發表於《科學進展》（Science Advances）。

靠地震波掃描地球內部，發現遠古海牀

這項研究由馬里蘭大學的博士後研究員王景川（Jingchuan Wang）領導，團隊利用創新的地震成像技術，深入探測地球的地幔。他們在位於地表下 410 至 660 公里之間的地幔過渡帶（Mantle Transition Zone）發現一片異常厚重的區域，這片厚度異常的地區可能是沉入地球的古老海牀。這也解釋了太平洋大型低剪切波速區（Pacific Large Low Shear Velocity Province, LLSVP）的結構異常，這片區域似乎被這片沉積板塊分割開來。

隱沒作用揭開的地球之謎

隱沒作用是當一個板塊滑入另一個板塊之下，將地表物質回收進入地幔的過程。這個過程通常會留下火山、地震以及海溝等地表證據，但這次研究團隊並沒有依靠地表證據，而是透過分析地震波如何穿透地球層次，來探測深藏的地幔結構。王景川解釋：「你可以把這比作地球的 CT 掃描，它讓我們得以橫截面觀察星球內部的情況。」

通常隱沒的海洋板塊會被地球完全吞沒，幾乎不會留下痕跡。但在這次的研究中，科學家們看到了一片被困在過渡帶中的古老海牀，這將改變我們對地球結構的理解。

團隊目前解析出的古老隱沒板塊。這對於被稱爲「超級地幔柱（superplumes）」的大規模地幔最底層結構有直接影響。圖／Jingchuan Wang, University of Maryland.

海洋板塊的下沉速度遠比預期慢

讓研究團隊感到驚訝的是，這些沉積物在地球內部的運動速度遠比他們預期的要慢。

研究顯示，這些海洋板塊下沉的速度只有原本預期的一半，暗示了地幔過渡帶可能是一個屏障，減緩了物質在地球內部的移動。「我們的研究揭示，地幔過渡帶能夠減緩物質的運動，這對於我們理解地球深層結構如何影響表面現象非常重要。」王景川表示。

深層結構揭開地球複雜過去的秘密

團隊計劃擴展研究範圍，繼續在太平洋地區以及其他地點進行探測，目標是繪製出一幅更完整的古代隱沒與上涌區域的地圖，進一步理解地球內外層之間的關聯。這項研究將有助於科學家重建地球的演化歷史，甚至可能幫助我們理解其他星球的結構。

資料來源：

1. Jingchuan Wang et al, Mesozoic intraoceanic subduction shaped the lower mantle beneath the East Pacific Rise, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado1219

2. Geologists discover mysterious subduction zone beneath Pacific, reshaping understanding of Earth's interior

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（本文出自2024.10.07《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）