盡管人類(lèi)對(duì)遙遠(yuǎn)外太空的探索已卓有成效，但對(duì)于腳下深處的地球內(nèi)部，我們的認(rèn)知或許僅僅停留在表面。正因如此，大量關(guān)鍵信息似乎正與我們擦肩而過(guò)——例如，兩個(gè)巨大的巖石斑塊對(duì)地球磁場(chǎng)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。

這些有著大陸般規(guī)模的斑塊，其溫度遠(yuǎn)高于周?chē)南碌蒯?，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?zhuān)@種強(qiáng)烈的反差有助于維持地球液態(tài)外核的流動(dòng)，即所謂的“地球發(fā)電機(jī)”效應(yīng)。

“如果沒(méi)有這種從地核到地幔、并最終穿過(guò)地殼到達(dá)地表的巨大內(nèi)部熱量傳遞，”比金寫(xiě)道，“地球?qū)⑾裎覀兊慕徎鹦呛徒鹦且粯樱涸诖艑W(xué)意義上徹底死亡?！?/strong>

地球磁場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)依賴(lài)于極熱鐵鎳流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流——也就是“地球發(fā)電機(jī)”。為了研究地球磁場(chǎng)的歷史演變趨勢(shì)，研究人員將目光投向了巖石和其他自然物質(zhì)中封存的磁性記錄。例如，由冷卻巖漿形成的火成巖會(huì)獲得一種永久磁性，它忠實(shí)地捕捉了巖石冷卻時(shí)當(dāng)?shù)氐牡厍虼艌?chǎng)方向。

在研究這類(lèi)巖石的過(guò)程中，比金和他的同事們注意到，在長(zhǎng)達(dá)2.5億年的巖石磁性記錄中存在著獨(dú)特的模式。具體而言，這些磁場(chǎng)方向與巖石推測(cè)形成地的經(jīng)緯度顯示出強(qiáng)烈的相關(guān)性。

近幾十年來(lái)，地質(zhì)學(xué)家和地震學(xué)家日益關(guān)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(tuán)隊(duì)開(kāi)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(chǎng)中扮演的角色。

在這項(xiàng)新研究中，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了先進(jìn)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(chǎng)圖譜。 經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最準(zhǔn)確描繪出真實(shí)地球磁場(chǎng)的模型，正是包含了強(qiáng)烈熱傳遞變化的模型——這恰恰對(duì)應(yīng)了斑塊在外核和下地幔之間活躍攪動(dòng)的情景。

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

“實(shí)際發(fā)生的情況似乎是，這兩個(gè)巨大的熱斑塊正在對(duì)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(huì)因熱收縮而下沉到地核深處。”

盡管如此，對(duì)于科學(xué)家而言，這些斑塊在很大程度上仍是一個(gè)謎；研究人員尚未完全描述出它們的真實(shí)起源和身份。如果模擬結(jié)果無(wú)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?！?/strong>