地幔深处“不该存在”的“沉没世界”被发现，科学家困惑不已

IT之家 1 月 19 日消息，2024 年 11 月 4 日发表在《科学报告》（Scientific Reports）期刊上的一项研究揭示，科学家通过一种新型地震成像技术，在地球地幔深处发现了“大量”可能是古代地壳碎片的异常区域。这些被称为“沉没世界（sunken worlds）”的神秘块体出现在一些意想不到的地方，令研究人员感到困惑。

据IT之家了解，长期以来科学家通过地震仪绘制地球内部的三维图像，利用地震波在地球内部的传播路径来研究地壳和地幔的结构。这种方法帮助科学家识别了通过板块俯冲带被拉入地幔的古老地壳碎片，即俯冲板块。例如，2024 年 10 月，研究人员宣布在复活节岛下方的地幔深处发现了一片沉入地幔的海底地壳。

然而，这项最新研究发现，一些新探测到的异常区域位于从未发生过已知板块活动的地方，例如西太平洋下方。这与以往发现的俯冲板块不同，后者通常出现在板块碰撞或曾经碰撞的区域。瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）地质研究所的博士生托马斯・斯考滕（Thomas Schouten）在 2025 年 1 月 7 日的一份声明中表示：“这是我们的难题。通过新的高分辨率模型，我们在地球地幔中到处都能看到这些异常，但我们并不清楚它们究竟是什么。”

研究人员提出了几种可能的解释。这些块体可能是 40 亿年前地幔形成时残留的类地壳物质，也可能是过去几亿年中在地幔内部形成的其他高密度物质。然而，这些都只是推测。苏黎世联邦理工学院的代表在声明中写道，这些块体的身份仍然是一个“重大谜团”。

为了获得这些新发现，研究团队采用了一种名为“全波形反演”的新技术。这种方法通过计算机模型将全球不同地震产生的地震图整合成一张清晰的图像。由于计算量巨大，研究人员使用了瑞士国家超级计算中心的“Piz Daint”超级计算机（曾是欧洲最强大的计算机）来完成数据处理。

研究合著者、苏黎世联邦理工学院地震学家安德烈亚斯・菲希特纳（Andreas Fichtner）将全波形反演技术的应用比作医学影像的进步。他解释道：“想象一下，一位医生研究循环系统几十年后，突然获得了一种新的、更好的检查工具，然后发现臀部有一条本不该存在的动脉。这正是我们对这些新发现的感觉。”

研究人员认为，这些新发现的块体可能是俯冲板块，主要是因为地震波穿过它们的速度与已知俯冲板块相似，但这并不能证明它们是同一种物质。斯考滕表示：“我们需要计算不同物质参数，以确定它们是否能产生观测到的地震波速度。本质上，我们必须深入研究波速背后的物质特性。”