地球核心的熱是驅動板塊的原因,教科書需要被重寫!

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教科書將需要被重寫

板塊構造(plate tectonics)是被廣泛接受的理論,地殼被分成幾個部分在地幔(mantle)上浮動,板塊是介於核心和地殼之間的大部分固體層。

但自從這項理論在1950年代首次被接受以來,它們的移動一直是科學家之間許多爭論的主題。

這些稱為板塊(plate)的部分,每年以大約2到5公分的速率在移動,相當於指甲的生長速度。當彼此用力擠壓通過時,稱為轉形板塊邊界(transform plate boundary),可以引發地震。

當彼此分離時,稱為分離邊界(divergent boundary);在那裡會噴出岩漿,然後可以形成火山。

有時候,當彼此正面相遇時,一塊板塊開始向上移動形成山脈,而另一塊板塊則被推向下而熔化。這是聚合邊界(convergent boundary)。

幾十年來科學家一直想知道這些板塊是受到地幔影響而被動地移動,還是因為本身主動地移動,拖著地幔一起動。

一項在科學進展(Science Advances)期刊發表的新研究顯示,來自於地球核心的一股額外熱力在板塊動力學(plate dynamics)中發揮作用。

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研究小組觀察東太平洋隆起(East Pacific Rise),這是沿著太平洋海床伸展的擴張構造板塊邊界,並且還形成在地表下方地幔流動的模型。

在觀察期間他們做出結論,東太平洋隆起的移動無法完全被地殼隱沒(subduction)所解釋。當一塊板塊在另一塊板塊下方移動時,一定有其他力量發揮作用。

這篇論文指出,浮力是由來自於地球核心深處的熱上升所形成的。

估計有50%的板塊運動是由這個熱所造成的,大約20兆瓦(terawatt)的熱流在地球核心和地幔之間。

這只是稍微多於人類在地球上的年平均總消耗功率

研究人員之一、芝加哥大學的地球物理科學專家大衛‧羅利(David B. Rowley)在一份聲明中說:「我們在太平洋半球看到熱板塊動力學(heat-to-plate dynamics)對重大的深層地幔作用的強烈支持。」

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「來自地幔底部的熱,對於地幔中的熱流強度以及因而產生的板塊構造,有相當重要的貢獻。」

當在地幔上的殼被加熱時,會降低物質的密度,造成它能夠浮起,導致它透過地幔隆起。

板塊也在表面冷卻,產生所謂的負浮力(negative buoyancy),這是描述物體下沉的另一種方式。 這兩種力使得板塊四處移動。

換句話說,熱的部分隆起而冷的部分下沉,在板塊依靠的地幔產生一種攪拌運動(churning movement)。

羅利說:「根據我們的地幔對流模型,地幔可能消除了來自地球核心的總對流熱預估量的一半。」

「我們研究的言外之意是,教科書將需要被重寫。」

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這篇文章最早發表於商業內幕(Business Insider)新聞網站。

來源:ScienceAlert