深处藏生命密码？新研究揭开亿年谜题

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地球内部2900公里处，藏着两个堪比大陆的“巨型异物”。它们在核幔边界躺了数十亿年，地震波探测证实其存在已超三十年，却始终是地球科学的顽固谜题。

直到罗格斯大学宫崎义则团队在《自然·地球科学》发表新研究，给出了颠覆性答案。这不仅关乎地球内部结构，更解释了为何地球能成为生命摇篮。

一、2900公里深处的异常：两个“月球级”巨块

这两个神秘结构有个专业名字——大型低剪切波速区。它们一个躲在非洲大陆下方，一个藏在太平洋底部。

数据显示，它们高度可达数百公里，宽度延伸数千公里，总质量相当于月球的数倍。最奇特的是，它们的密度和化学成分，和周围地幔物质截然不同。

科学家通过地震层析成像技术发现了它们。大地震产生的地震波穿过地球时，在这些区域的传播速度会大幅降低。

普通大型低剪切波速区能让横波减速10%，而其附近的超低速带更极端，仅5到40公里厚的薄层，能让横波速度骤降30%。

早期有理论认为，这是古代洋壳俯冲堆积的产物，或是地幔热柱的根部。但前者无法解释为何集中成两个团块，后者难以说明其数亿年位置不变的稳定性。

二、大胆假说：45亿年前岩浆海洋的“化学记忆”

宫崎义则团队的研究，从一个基础矛盾切入：地球地幔为何没有预期的化学分层？

根据行星形成理论，45亿年前的地球经历过巨型撞击，比如形成月球的忒伊亚撞击。撞击能量足以熔化整个地幔，形成深达上千公里的岩浆海洋。

按照常理，岩浆海洋冷却时，不同密度的矿物会分层结晶，就像鸡尾酒分层一样，形成化学分层明显的地幔。

但地震证据显示，除了这两个异常结构，地幔大尺度上相对均匀。团队推测，缺失的关键环节就是地核物质的渗透。

他们提出，岩浆海洋存在的数千万到上亿年间，地核并非完全封闭。地核主要由铁镍组成，还溶解着硅、氧等轻元素。

随着地核冷却，这些轻元素溶解度下降，会析出并进入顶部的岩浆海洋。这个“核物质外溶”过程，已被高温高压实验证实。

正是这种核幔化学交换，改变了岩浆海洋的成分，抑制了正常分层，最终形成了这两个异常结构，成为地球婴儿期的“化学记忆”。

三、连锁反应：塑造地球成为生命摇篮的关键

这个过程带来的影响，远超形成两个深部结构。它像一根链条，串起了地球冷却、火山活动和大气演化。

模型显示，核物质外溶释放的物质，让岩浆海洋富含铁氧化物和二氧化硅，密度也随之改变。冷却固化时，高密度部分沉到核幔边界，形成大型低剪切波速区。

这些高密度结构在 mantle 对流中稳定性极强，虽地幔整体流动，它们却能数亿年不移动，成为地幔演化的“锚点”。

更重要的是，它们还影响着地表火山活动。夏威夷、冰岛等著名火山热点，其深部根源大多在这些结构的边缘。

这意味着，这些深部结构不仅是“遗迹”，更是活跃参与者，为地幔热柱提供热源和物质，影响着火山喷发的模式。

它对地球磁场也至关重要。地球磁场由外核液态铁对流产生，而对流依赖地核冷却。核物质外溶加速了地核冷却，为磁场提供了持续动力。

四、地球独有的秘密：为何不是金星或火星？

这项研究的最大价值，在于揭示了地球宜居性的内部根源。太阳系三颗岩石行星中，只有地球孕育了生命。

金星表面温度超450摄氏度，大气压是地球的90倍；火星则失去了大部分大气，寒冷干燥。三者初始条件相似，最终命运却天差地别。

传统研究多关注轨道、太阳辐射等外部因素，而团队认为，行星内部演化同样关键。核幔相互作用通过三条路径影响宜居性。

首先是火山排放。火山喷发出的水蒸气、二氧化碳等，是形成大气和海洋的基础，而火山活动模式正受深部结构影响。

其次是磁场保护。强大的磁场能偏转太阳风，防止大气被剥离，火星就是因磁场消失才失去了大部分大气。

最后是板块构造。地球独有的板块构造调节着大气二氧化碳浓度，而其启动和维持，与地幔温度、化学成分密切相关。

目前，关于核外溶的速率、异常结构的精确成分，仍有诸多谜团。但这项研究让我们意识到，地球的宜居密码，一半藏在星空，一半埋在2900公里的深部。