地球地幔的冷却速度比预期的要快

旧金山— 地球内部正在以惊人的速度冷却。

在过去的 1.7 亿年里，海底形成的新火山地壳厚度变薄了。这表明下面的地幔冷却速度比之前认为的快两倍左右研究人员于 12 月 13 日在美国地球物理联合会秋季会议上报告了这一结果。

这项研究的共同作者、德克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理学家哈姆·范·阿文东克 (Harm Van Avendonk) 表示，地幔的快速冷却为板块构造如何调节地球内部温度提供了新的见解。“我们在海底看到了这种薄薄的海洋地壳，几亿年前可能还不存在，”他说。“我们一直认为现在是过去的线索，但这在这里行不通。”

马里兰大学帕克分校的地球动力学家 Laurent Montési 表示，这一发现令人着迷，尽管基础数据很少。测量海底地壳厚度需要地震研究，而且“并不是到处都有地震研究；例如，南太平洋就没有。”不过，他说，“我们能看到地球冷却的迹象，这真是太神奇了。”他补充说，这一发现可能有助于解释为什么像盘古大陆这样的超大陆会分裂。

地球的地幔由高压下的热岩石构成。随着物质上升到地球表面，压力下降，岩石开始熔化。这种熔融物质可以在洋中脊喷涌到地表并形成新的地壳。地幔温度越高，熔化区就越大，由此形成的地壳就越厚。在地壳上边界附近，地幔温度约为 500° 至 900° 摄氏度。

通过比较不同年代海洋地壳的厚度，范·阿文东克和同事发现，1.7 亿年前的地壳比新鲜地壳平均厚 1.7 公里。熔岩的化学分析表明，在过去的 25 亿年中，地球的地幔平均每 1 亿年冷却约 6 到 11 度。但研究人员估计，自大约 1.7 亿年前的侏罗纪中期以来，地幔平均每 1 亿年冷却约 15 到 20 度。尽管科学家预计地幔会随着时间的推移而冷却，因为地球形成和放射性衰变留下的热量会消散，但这种冷却程度令人惊讶。

研究人员认为，板块构造是导致这种快速冷却的原因。板块的下沉、移动和形成推动了地球内部的对流，从而转移了热量。这个过程还控制着地幔不同区域的冷却速度。虽然太平洋下方的地幔温度每 1 亿年下降约 13 度，但大西洋和印度洋下方的地幔每 1 亿年冷却约 37 度。

海洋之间的差异在于它们与大陆的距离。当盘古大陆分裂时，大西洋和印度洋开始形成。范·阿文东克提出，在此之前，下面的地幔被大陆地壳覆盖，大陆地壳充当了隔热层，使地幔温度保持温暖。随着盘古大陆分裂和大陆移动，年轻海洋下的地幔开始冷却得更快。在同一时期，太平洋基本上与大陆隔绝，冷却得更缓慢。

蒙特西说，盘古大陆的隔热作用可能有助于解释是什么推动了地球的超大陆形成和分裂周期。热量可能在超大陆下方积聚，最终产生大量上升的热岩柱，将大陆分裂开来。“这可以解释为什么在超大陆形成约 1 亿年后，大陆会分裂，”他说。