2010-06-30

地球的地幔(地函)快速流動

Earth's mantle flows fast
http://www.physorg.com/news193507494.html

May 19, 2010

(PhysOrg.com) -- 根據 UC Davis 地質學家所完成的新電腦塑模,圍繞下沈構造板塊(sinking tectonic plate)四周的地幔(mantle,地函),其流動速度遠比我們先前所認為的還要更快。這些發現能改變我們思考板塊構造的相關方向以及地震所能獲得的總能量。這些結果將發表在 5/20 當期的 Nature 期刊上。

"相較於我們能直接在地球表面上觀察到的,我們的模型指出,地幔的某些部份正以驚人的速度移動," Magali Billen 表示,UC Davis 地質學副教授,以及本論文的共同作者。"在地球這些區域中,熱的混合與傳輸,遠比我們所猜想的還要更多與更快速。"

Billen 以及畢業生 Margarete Jadamec,現在是澳洲 Monash 大學的博士後研究者,研究阿拉斯加隱沒區(subduction zone),在此太平洋板塊沈入阿拉斯加下方並向上推升麥金利(McKinley)山。

為了辦到這件事,他們打造出板塊與周圍地幔迄今最詳細的電腦模型。這個模型揭露,地幔並不像板塊那樣以約略相同的速度移動,相反的,其流動速度快上許多。

"我們預期它會流動更快,不過令人驚訝之處在於其流動速度快上 20 到 30 倍," Billen 說。

對於地球物理學家而言,那好比你朝車窗外看出去,並根據窗外景致估計出你的速度是每小時 10 哩,然後再看到速度計,發現你正以時速 200 英里的速度前進那樣刺人耳目,Billen 說。

地球表面是由岩石構成的地殼漂浮在地幔上所組成。雖然堅固,不過地幔能在巨大的壓力與溫度下流動,那時個別顆粒(grains)已延展開來。在此,表面板塊相遇,它們會彼此相互摩擦,或某一方會潛入另一方之下並沈入地幔中,創造出隱沒區。當板塊下沈時,它會把地幔物質一起拖下去,Billen 說。

Billen 與 Jadamec 的模型地幔的黏性並非與其上的壓力直接成比例。當壓力增加,地幔的黏性會更小,並更容易流動。

這個模型引發一些關於「地幔中的運動如何與表面的板塊相連結」的問題。預測之一是:隱沒區所獲得以引發地震的能量,比先前所認為的還要多。

這個模型包含 1 億個資料點,那在一台擁有 400 顆處理器的超級電腦上跑了 48 小時。Billen 與 Jadamec 在德州先進運算中心的 Teragrid 超級電腦上執行他們的模型,該中心部份由 NSF 所支持。

※ 相關報導:

* Reconciling surface plate motions with rapid three-dimensional mantle flow around a slab edge
http://www.nature.com/nature/journal/v465/n7296/abs/nature09053.html
Margarete A. Jadamec, Magali I. Billen
Nature 465, pp. 338–341 (20 May 2010)
doi: 10.1038/nature09053
地球核心的不勻稱生長
地球磁場逆轉可由小核心波動解釋

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fsj 提到...

日本發現 月球確有地幔

法新社/陳正杰 2010/07/05

(法新社巴黎4日電) 日本天文學家今天說,他們在月球上發現1種礦物質的蹤跡。這項發現為解開月球地質歷史之謎,提供了重要的線索。

天文學家利用載滿儀器的探測太空船「赫夜號」(Kaguya),在月球表面3個大型隕石坑地區的同心圓圈發現許多這種擴物質的蹤跡。

這種稱為橄欖石的礦物質被認為是地幔的表徵。地幔是月球表面之下深厚的地層,富含鐵和鎂。

1個主要理論是月球在大約45億年前形成。當時地球遭到某種太空物體大力撞擊,地球有1塊被扯下形成月球。

這1塊脫離的物質逐漸變成球狀,表面慢慢冷卻,形成由淡色含明礬礦物長石所構成的表層,浮在濃稠的融漿之上。

赫夜號的發現,為這個月球岩漿海洋的理論增加了1個篇章。

它顯示月球表層形成後,底下火熱的液體出現大規模的翻轉。富含橄欖石的地幔從月球深處被帶到表層底部。

赫夜號探測的隕石坑是南極艾特肯(SouthPole-Aitken)、英布里姆(Imbrium)和莫斯可文斯(Moscoviense)。研究報告顯示,在這3個地方,月球表層很薄,含橄欖石的地幔可能因為月球表面遭到小行星撞擊而外露。

月球的表層據信遠比地球表層深厚,平均厚度達70 公里,但各點的厚度有很大差異。

天文地質學家對於月球地幔的結構和來源有很大爭辯。美國阿波羅任務帶回的地球岩石相當出名,但對於這個問題未提供解答,因為這些石頭都取自月球表層。因此,數十年來,有關地幔是否存在的證據都不明確,或只能間接證明。

日本天文學家這項研究發現刊登在「自然地球科學」(Nature Geoscience),主導研究的是日本竺波國立環境研究所(National Institute for Environmental Studies)專家山本(Satoru Yamamoto)。(譯者:中央社陳正杰)



◆ 日小行星探測器內 發現有微粒子存在

中廣 2010/07/06

由日本「宇宙航空研究開發機構」發射並回收的小行星探測器「隼鳥」號,已經確定在返回艙裡發現有微粒子,這一發現讓研究者十分興奮,將進一步做出詳細分析,來確認這些微粒子是來自「絲川」小行星。

日本太空科學家透過顯微鏡,可以看到容器中有2顆直徑約為0.01毫米的微粒子,而容器蓋子上還有10多個用肉眼就能夠看到,直徑為1毫米左右的塵埃。

此一太空探測項目的負責人,宇航機構教授川口淳一郎表示,容器內並非空無一物,微粒子仍有可能是小行星的樣本,這就讓他感到非常高興。

日本宇航機構將透過電子顯微鏡觀測等方式,選取來自太空可能性較高的微粒子。預計確定是否為小行星物質,還需幾個月到半年的時間。

據了解,日本宇航機構目前只對容器的一部分進行了觀測,有可能還會發現更多的樣本。