參考消息網(wǎng)6月29日報道 美國《大眾機械》月刊網(wǎng)站6月24日刊登題為《你腳下1700英里處正在發(fā)生奇怪的事情；現(xiàn)在我們知道原因了》的文章，內(nèi)容編譯如下：

地球的深處是土壤層、通常嵌有化石的巖層、汩汩作響的巖漿，還有——請稍等。在你的“地心之旅”任務(wù)取得進一步進展之前，你必須突破堅固的巖石流。

幾十年來，位于上方巖漿層和下方外核液態(tài)巖石層之間的地球D層一直困擾著科學(xué)家們。這在一定程度上是因為，如果向下沖至2700公里(約1700英里)處，當?shù)卣鸩ㄓ龅紻層邊界驟然加速時，定會嚇你一跳。過去以為，造成這種現(xiàn)象的原因是：在下地幔中發(fā)現(xiàn)的鈣鈦礦在D層附近變成一種被稱為后鈣鈦礦的形式。但是，這仍不足以解釋這一現(xiàn)象。

地球科學(xué)家村上元彥希望探究可能是什么原因?qū)е铝吮环Q為D層間斷面的地震波異常加速的現(xiàn)象。由于長途跋涉到D層所處的核幔邊界顯然是不可能的，因此他帶領(lǐng)來自瑞士和日本的研究小組進行了實驗室測試和計算機模擬，以探明后鈣鈦礦與地震波異常加速之間的關(guān)聯(lián)。

后鈣鈦礦晶體各向異性意味著：從不同方向測量時，它們的物理性質(zhì)不同。它們有兩種不同類型的紋理——一種來自于轉(zhuǎn)化(從鈣鈦礦到后鈣鈦礦的相變)，另一種是變形的結(jié)果(當后鈣鈦礦晶體轉(zhuǎn)向同一方向時)。村上元彥及其團隊發(fā)現(xiàn)，造成這個現(xiàn)象的不僅僅是變形，實際上它是伴隨著變形發(fā)生的。

村上元彥最近發(fā)表在英國《通訊-地球與環(huán)境》雜志上的一篇研究論文說：“變形誘發(fā)的紋理是在晶體發(fā)生塑性變形時形成的，導(dǎo)致其取向沿特定方向排列。它主要是由位錯滑移或蠕變機制產(chǎn)生的。”

后鈣鈦礦晶體的排列方式?jīng)Q定了它們的硬度，而地震波穿過它們的速度取決于它們的硬度。鈣鈦礦這種材料可以由任何能夠排列成相同立方晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)制成。鈣鈦礦是一種鈣鈦氧化物礦物(鈦酸鈣)，而后鈣鈦礦是一種在極高壓力下形成的硅酸鎂。其晶體結(jié)構(gòu)是正交的，這意味著立方體的直角具有不相等的軸。

要讓后鈣鈦礦晶體相互排列對齊，所有晶軸必須處于相同的位置。

村上元彥用鍺酸鎂制成類似后鈣鈦礦的晶體。像鈣鈦礦一樣，鍺酸鎂晶體在受到壓力時也容易發(fā)生變形，因此其行為方式可以反映地下1000多英里處正在發(fā)生的情況。這些晶體經(jīng)過激光加熱、壓縮和再加熱，合成為后鈣鈦礦。然后將它們暴露在高壓聲波中；聲波穿過這些晶體時就能測量到聲波的速度。

實驗證明，聲波在穿過排列整齊的后鈣鈦礦晶體時，速度會大幅提高。研究人員還發(fā)現(xiàn)，形成這種排列的原因(它決定著材料的硬度，因而決定著實驗室聲波和地球深處地震波的速度)是對流。隨著較熱的物質(zhì)上升，較冷的物質(zhì)就下沉，就像颶風(fēng)對流風(fēng)暴一樣。

村上元彥認為，地幔中物質(zhì)的對流(如地幔柱上升和板塊下沉)導(dǎo)致了D層的變形。這是第一次發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部運動的證據(jù)——即使是基于實驗室的證據(jù)。

他說：“雖然以前的理論研究表明，各向異性可以解釋觀測到的地震波速間斷面，但是我們的實驗結(jié)果是通過對高壓下原位測量后鈣鈦礦速度獲得的，代表了這一假說的實驗驗證，彌合了理論與觀察之間的差距。”（編譯/鄭國儀）