地心深處守護者：研究發(fā)現(xiàn)巨大地幔斑塊，是地球磁場的“發(fā)電機”

盡管人類對遙遠外太空的探索已卓有成效，但對于腳下深處的地球內部，我們的認知或許僅僅停留在表面。正因如此，大量關鍵信息似乎正與我們擦肩而過——例如，兩個巨大的巖石斑塊對地球磁場產(chǎn)生的深遠影響。

這些有著大陸般規(guī)模的斑塊，其溫度遠高于周圍的下地幔，從而在巖石地幔中創(chuàng)造了巨大的溫度梯度。根據(jù)比金的解釋，這種強烈的反差有助于維持地球液態(tài)外核的流動，即所謂的“地球發(fā)電機”效應。

“如果沒有這種從地核到地幔、并最終穿過地殼到達地表的巨大內部熱量傳遞，”比金寫道，“地球將像我們的近鄰火星和金星一樣：在磁學意義上徹底死亡。”

地球磁場的運轉依賴于極熱鐵鎳流體運動產(chǎn)生的電流——也就是“地球發(fā)電機”。為了研究地球磁場的歷史演變趨勢，研究人員將目光投向了巖石和其他自然物質中封存的磁性記錄。例如，由冷卻巖漿形成的火成巖會獲得一種永久磁性，它忠實地捕捉了巖石冷卻時當?shù)氐牡厍虼艌龇较颉?/p>

在研究這類巖石的過程中，比金和他的同事們注意到，在長達2.5億年的巖石磁性記錄中存在著獨特的模式。具體而言，這些磁場方向與巖石推測形成地的經(jīng)緯度顯示出強烈的相關性。

近幾十年來，地質學家和地震學家日益關注這些“斑塊”，發(fā)現(xiàn)它們似乎與火山爆發(fā)有著密切聯(lián)系。比金的團隊開始思考，這些不同的拼圖碎片——火山巖中的磁性記錄、地幔斑塊以及火山爆發(fā)——是否能拼湊在一起，解釋斑塊在地球磁場中扮演的角色。

在這項新研究中，團隊開發(fā)了先進的模擬系統(tǒng)，基于地核、地幔和斑塊的不同熱剖面繪制出地球磁場圖譜。 經(jīng)過多次試驗，最準確描繪出真實地球磁場的模型，正是包含了強烈熱傳遞變化的模型——這恰恰對應了斑塊在外核和下地幔之間活躍攪動的情景。

此外，團隊還發(fā)現(xiàn)，斑塊的存在有助于磁場的整體穩(wěn)定性，使得磁場的某些部分在數(shù)億年間保持停滯狀態(tài)。

“實際發(fā)生的情況似乎是，這兩個巨大的熱斑塊正在對其下方的液態(tài)金屬起到絕緣作用，”比金解釋道，“這防止了熱量的流失，否則流體將會因熱收縮而下沉到地核深處。”

盡管如此，對于科學家而言，這些斑塊在很大程度上仍是一個謎；研究人員尚未完全描述出它們的真實起源和身份。如果模擬結果無誤，這些斑塊似乎在確保地球維持現(xiàn)狀方面發(fā)揮了巨大作用——正如比金所言，“我們要感謝它們。”