地球神秘的D层：古代海洋和行星碰撞的遗迹

拓牛李强

地核-地幔边界非均质结构的形成。来源：中国科学出版社

（）据中国科学出版社：在地球深处，有一个被称为D层的神秘层。这个区域位于大约3000公里以下，正好位于地球熔融外核和固体地幔之间的边界上方。

与完美的球体不同，D“层是令人惊讶的不规则的。它的厚度因地而异，有些地区甚至完全没有D”层——很像地球海洋上方的大陆。这些有趣的变化引起了地球物理学家的注意，他们将D层描述为一个异质或非均匀区域。

胡庆阳博士（高压科学与技术高级研究中心）和邓博士（普林斯顿大学）领导的一项新研究表明，D层可能起源于地球的早期。他们的理论基于巨大撞击假说，该假说提出一个火星大小的物体撞向原地球，在撞击后形成一个行星范围的岩浆海洋。他们认为D层可能是这次巨大撞击遗留下来的独特成分，可能为地球的形成提供线索。

这篇论文发表在《国家科学评论》杂志上。

邓博士强调，在这个全球岩浆海洋中存在大量的水。这种水的确切来源仍然是一个有争议的话题，人们提出了各种理论，包括它是通过星云气体和岩浆之间的反应形成的，或者是彗星直接输送的。

邓博士继续说道：“主流观点认为，当岩浆海洋冷却时，水会向底部集中。到最后阶段，最靠近核心的岩浆可能含有与当今地球海洋相当的水量。”

海底岩浆海洋中的极端压力和温度条件将创造一个独特的化学环境，促进水和矿物之间的意外反应。胡庆阳博士解释说：“我们的研究表明，这种含水的岩浆海洋有利于形成一种富含铁的相，称为铁-镁过氧化物。”

与下地幔中预期的其他主要成分相比，这种化学式为（Fe，Mg）O2的过氧化物对铁的偏好甚至更强。研究人员补充道：“根据我们的计算，它对铁的亲和力可能导致以铁为主的过氧化物在几公里到几十公里厚的层中积累。”。

这种富含铁的过氧化物相的存在将改变D”层的矿物组成，偏离我们目前的理解。根据新模型，D”层中的矿物将由一种新的组合主导：贫铁硅酸盐、富铁（Fe，Mg）过氧化物和贫铁（Fe、Mg）氧化物。

这种以铁为主的过氧化物还具有低地震速度和高电导率，使其成为解释D层独特地球物理特征的潜在候选者。这些特征包括超低速带和高电导层，这两者都导致了D层众所周知的成分不均匀性。

“我们的发现表明，富含铁的过氧化物是由岩浆海洋中的古代水形成的，在形成D”层的异质结构方面发挥了至关重要的作用。”青羊说，这种过氧化物对铁的强烈亲和力使这些富含铁的斑块与周围的地幔形成了鲜明的密度对比。

从本质上讲，它起到了绝缘体的作用，防止它们混合，并可能解释在下地幔底部观察到的长期不均匀性。杰补充道，“这个模型与最近的数值模拟结果非常吻合，表明最底层地幔的非均质性可能是一个长期存在的特征。”