实验首次发现：地表下1700英里处的固态岩石在流动

位于我们脚下约2700公里（近1700英里）处的“D”层（D双质层）几十年来一直让科学家们困惑不已。如今，我们可能终于找到了关于地球深处这个特殊区域确切情况的答案 —— 固态岩石正在流动。

地震波在穿过“D”层边界时会意外加速。2004年的一项研究似乎找到了答案：该研究表明，在“D”层边界附近，极高的压力和极高的温度可能将下地幔矿物钙钛矿（perovskite）转变为一种不同的形态，称为“后钙钛矿”（post-perovskite）。

然而，后来发现仅凭这种新相变不足以解释地震波的加速。

在这项新研究中，来自瑞士和日本的科学家们通过计算机模拟和实验室测试确定，后钙钛矿中的晶体需要全部指向同一方向，地震波才会加速。

“这一发现不仅解开了D层之谜，也为我们打开了了解地球深处动力学的一扇窗，”瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的地球科学家村上元彦（Motohiko Murakami）说道，“我们终于找到了拼图的最后一块。”

研究人员在实验室中，以更小的尺度，基本重现了地球的深层结构。他们发现，后钙钛矿晶体的排列方向决定了其硬度，进而决定了穿过它的地震波的传播速度。

他们还发现了另一点：“D”层上方的固态岩石能够以对流模式流动。这种在地球各层不同区域表现不同的运动，决定了后钙钛矿晶体的排列方向。

驱动这种流动的是下沉的较冷物质和上升的较热物质的共同作用。这是我们获得的关于地球内部这一区域存在此类运动的首个实验证据 —— 当然，直接观测是不可能的。

研究人员在其发表的论文中写道：“这些发现表明，后钙钛矿相的结构特征可以解释“D”不连续面的大部分关键特征。”

所有这些都丰富了我们对地球表面深处发生的热量、压力和运动之间复杂相互作用的认识。更好地理解这些力量，有助于我们更深入地了解从火山喷发到地球磁场等方方面面。

核幔边界（CMB）—— 即固态地幔与地球液态外核相接之处 —— 尤其令科学家们感兴趣。它在密度、成分、导电性及其他指标上都代表着物质间的巨大转变，因此对于驱动我们星球的最基本力量至关重要。

“我们的发现表明，地球不仅表面活跃，其内部深处也在运动，”村上元彦说。

虽然这项研究有助于解答一些问题，但地球深处仍有许多未解之谜。

该研究已发表在《通讯-地球与环境》期刊上。

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