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我们人类虽然号称是地球的主人，但实际上我们的实力并不是想象中的那么强，我们在地球上所钻的孔，最深的也仅有12公里多一点，与地球高达6371公里的半径相比，这样的深度实在是不值一提。那么既然人类没办法在地球上钻一个很深的孔，科学家又是用什么方法探索地球深处呢？ 答案就是利用地震波，简单地说就是先观测地震波在地球深处的传播过程，然后再对收集到的重要数据（如传播时间、传播途径等）进行分析，就可以推测出在地球深处的物质到底是什么。 早在1909年，地球物理学家安德烈.莫霍洛维奇就根据29个地震台的地震波数据发现了地壳与地幔之间的分界面（莫霍面)，在后来的30多年的时间里，科学家们又利用同样的方法建立了我们现有的地球结构模型，即地球是由地壳、地幔和地核组成，而地核又分为固态的内核和液态的外核。 但人类并不会满足于这样的成果，事实上，科学家们对地球深处的研究就从未停止过，人们还发展出了一项酷炫的技术——地震层析成像技术，简单地讲就是，该技术可以利用地震产生的地震波对地球的内部结构进行直接成像。 在过去的日子里，随着该项技术的日益成熟，人们得到了越来越清晰的地球内部结构图像，也发现了地球深处的很多秘密，而这其中有一个发现非常引人注目，那就是地球深处“潜伏”着两个巨大的结构物，并且直到现在科学家也不清楚到底是什么。 （利用地震层析成像技术绘制的3D示意图） 在1970年代，研究人员就注意到，当地震剪切波（又称横波）在地幔和地核之间的边界（CMB）上方的两片较大的区域传播时，其传播速度明显低于平均速度，于是将其称为“大低剪切速度区”（Large low-shear-velocity provinces，简称LLSVP），并据此初步推测出地球深处“潜伏”着两个巨大的结构物。 在接下来的时间里，不断进步的地震层析成像技术确认了这两个巨大的结构物的存在，相关数据表明，它们都在地球赤道的附近，分别位于太平洋和非洲的下方，其最厚的区域可达到1000公里，总体积高达14.2万亿立方米。 （注：图源Nature，图中数字的单位为1000公里，红色和白色箭头表示地幔的对流情况，标注为“Pacific LLSVP” 和 “African LLSVP”的区域就是这两个结构物） 看到这里可能有人要说了，地球深处都是挤压在一起的岩石物质，科学家凭什么就可以说这两个“大低剪切速度区”就是单独的结构物呢？ 其实这并不是拍拍脑袋就随便作出的结论，首先就是地震层析成像技术显示的图像表明，这两个“大低剪切速度区”的边界是尖锐的，其次是科学家根据地球上层的火成岩沉积情况分析出，这两个“大低剪切速度区”至少已经稳定存在了2.5亿年之久。 （注：火成岩即地球内部涌出的岩浆冷却后形成的岩石，而利用地震层析成像技术绘制的图像显示，这两个巨大的结构物与一些火山是连接起来的，因此地表上的不少火山活动都与它们相关） 要知道在地球深处的高温高压下，即使是固态的物质也可以发生流动（这也是地幔对流的原因），而在这种情况下，这两个“大低剪切速度区”与地球深处其他物质居然会出现尖锐的分界面，就足以说明它们与地球深处的普通物质在成分上存在着明显差异，而且其物质密度也必须比周围的物质更加大，否则的话，这两个“大低剪切速度区”就不可能长时间地存在，因为它们会在周围物质的挤压下迅速与之融为一体，根本不可能稳定存在2.5亿年。 另外要说的是，在发生了较大规模的地震、火山爆发等事件之后，整个地球都会发生微弱的震动，这被称为地球的自由震荡，科学家通过精密的仪器（如应变地震仪、重力仪等）就可以将其记录下来。 由于地球的自由振荡对物质的密度非常敏感，因此它可以用来判定地球深处物质密度的相对大小，事实上，科学家在作出上述结论的时候，过去记录下来地球自由振荡的观测数据也是他们重要的依据。 因此可以说，科学家已经确定了地球深处“潜伏”着两个巨大的结构物，并且也知道了它们存在的时间以及大小，但遗憾的是，由于科技水平的限制，现在的我们根本就不可能深入到地下去一探究竟，因此直到现在科学家也不清楚它们到底是什么，只能提出一些假设。 例如“热化学假说”认为它们是地球“与生俱来”的独特结构物，“浮力数假说”认为它们其实就是两团非常高温的岩石物质，然而这些假设都有一定程度的局限，不能够完美地解释为什么它们能够长期稳定地存在。 但我们也不必为此担心什么，因为这两个“潜伏”在地球深处的巨大结构物都已经安静地存在了至少2.5亿年，在未来想必一定也会继续安静地存在。 好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见` |
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