所有学生都知道，地球分为三层（或四层）：地壳，地幔和核心。 通常，这是正确的，尽管这种概括未考虑科学家定义的几个附加层，例如其中之一是地幔内部的过渡层。
在2019年2月15日发表的一项研究中，地球物理学家杰西卡·欧文（Jessica Irving）和普林斯顿大学的本科生吴文波，与中国大地测量与地球物理研究所的倪思道合作，使用了1994年玻利维亚发生的大地震的数据来发现地幔内部深处过渡带表面上的山脉和其他地形元素。 该层位于地面以下660公里的深度，将地幔的上部和下部分开（该层没有正式名称，研究人员将其简称为“ 660公里边界”）。
为了“看”到如此深的地下，科学家利用了强地震造成的地球上最强大的波。 地球物理科学助理教授杰西卡·欧文（Jessica Irving）说：“要震撼地球，就需要强烈而深远的地震。”
大型地震的强度比普通地震大得多-随着里氏震级的增加，地震能量增加30倍。 欧文从7.0级及以上的地震中获得了最好的数据，因为这种强烈地震发出的地震波在不同的方向上发散，并且可以穿过核心到达地球的另一侧并返回。 在这项研究中，关键数据是从地震波中获得的，该地震波是在8.3级地震（地质学家有史以来第二大地震）中发生的，该地震在1994年震惊了玻利维亚。
如此规模的地震很少发生。 我们很幸运，现在全球安装的地震仪比20年前要多得多。 得益于新工具和计算机功能，过去20年来地震学也发生了巨大变化。
地震学家和数据分析人员使用普林斯顿老虎机集群超级计算机等超级计算机来模拟地下深处散射地震波的复杂行为。
技术基于波浪的基本特性：反射和折射的能力。 就像光波一样，它们在穿过棱镜时可以从镜子反射（反射）或弯曲（折射），地震波穿过均质的岩石，但是在路径中遇到不平坦的表面时会反射或折射。
“这项研究的主要作者” Wenbo Wu说：“我们知道几乎所有物体的表面都是不平坦的，因此会散射光。”他最近获得了地理学博士学位，目前正在加利福尼亚理工学院进行博士后研究。 “由于这个事实，我们可以“看到”这些物体-散射波携带有关它们在途中遇到的表面粗糙度的信息。 在这项研究中，我们研究了在地球内部深处传播的散射地震波，以确定发现的660公里边界的不规则性。”
研究人员感到惊讶的是，这个边界多么不平坦-甚至超过了我们生活的表面层。 吴说：“换句话说，地下层的地形要比落基山脉或阿巴拉契亚山脉复杂得多。” 他们的统计模型无法确定这些地下山脉的确切高度，但是很有可能它们远高于地球表面的任何高度。 科学家们还注意到660公里的边界也分布不均。 就像地层在某些部分具有平滑的海洋表面，而在其他部分具有大量的山脉一样，660公里的边界也具有不平坦的区域和平滑的表面。 研究人员还研究了位于地幔中层顶部410公里处的地下层，但找不到这些表面的类似粗糙度。
东京工业大学的助理教授，未参加这项研究的地震学家克里斯蒂娜·豪瑟说：“他们发现660公里的边界与地球的表层一样复杂。” “利用强震产生的地震波来发现地下660公里深的地形高程的3公里差异是难以想象的。……他们的发现意味着，将来，使用更先进的地震工具，我们将能够检测到以前未知，不起眼的信号这将向我们揭示我们星球内层的新特性。”
地震学家杰西卡·欧文（Jessica Irving）是地球物理学的助理教授，他拥有普林斯顿大学藏品中的两颗陨石，其中含有铁，据称它们是地球的一部分。
Denis Appelwight摄。这是什么意思？在660公里的边界处存在凹凸不平的表面，对于理解我们的星球如何形成和起作用至关重要。 这一层将占地球总体积约84％的地幔分为上下两部分。 多年来，地质学家一直在争论边界的重要性。 特别是，他们研究了热量如何通过地幔传递-加热的岩石是否从古腾堡边界（在2900公里深度处将地幔与岩心分隔开的层）移动到地幔顶部，还是在660公里边界处被中断。 一些地球化学和矿物学数据表明，地幔的上层和下层具有不同的化学成分，这支持了两层都不会热混合或物理混合的想法。 其他观察结果表明，地幔的上层和下层没有任何化学差异，这引起了关于所谓的“充分混合的地幔”的争论，在该领域中，地幔的两层都参与相邻的传热循环。
吴文博说：“我们的研究为这场辩论提供了新的视角。” 这项研究的证据表明，双方可能都部分正确。 通过仔细的垂直混合，可以形成660公里边界的较光滑层，在该区域中上地幔和下地幔的混合也不能顺利进行的地方，可能会形成更多不平坦的山区。
此外，研究科学家在大，中，小范围内发现了发现边界处的层粗糙度，这在理论上可能是由热异常或化学异质性引起的。 但吴解释说，但是由于地幔中的热量传导方式，任何小规模的热异常都会在数百万年的时间内得到消除。 因此，只有化学异质性才能解释该层的粗糙度。
是什么导致如此显着的化学异质性？ 例如，地幔层中岩石的出现属于地壳，并在那里移动了数百万年。 科学家们一直在争论海床板块的命运，这些板块被推入俯冲带的地幔中，这些俯冲带在太平洋和全球其他地方相撞。 Wu Weibo Wu和Jessica Irving建议，这些板块的残余物现在可能在660公里边界的上方或下方。
“许多人认为，仅使用地震波的数据来研究过去45亿年来行星的内部结构及其变化是非常困难的。 但这还远没有做到这一点！“欧文说。”这项研究为我们提供了有关古老的构造板块命运的新信息，这些板块进入了地幔数十亿年。”
最后，欧文补充说：“我相信地震学最有意思的是，它有助于我们了解时空的地球内部结构。”
翻译作者的话：我一直想尝试将科普文章从英语翻译成俄语，但是我没想到它有多难。 尊重那些定期和高质量地翻译哈布雷的文章的人。 要专业翻译文本，您不仅需要英语，而且还需要通过研究第三方资源来理解主题本身。 添加一点“ gag”听起来更自然，但也不要过度使用它，以免损坏文章。 非常感谢您的阅读:)