仍在挖掘地球秘密：科学家利用GOCE建立新地壳与上地幔模型

导读：尽管欧航局(ESA)的GOCE任务早在七年前就结束了，但科学家们仍在继续利用这颗非凡卫星的重力数据来深入挖掘地球的秘密。

据外媒报道，尽管欧航局(ESA)的GOCE任务早在七年前就结束了，但科学家们仍在继续利用这颗非凡卫星的重力数据来深入挖掘地球的秘密。最近的研究表明，科学家们是如何将GOCE数据跟地面测量数据结合起来进而生成地壳和上地幔的新模型的。这是首次以这种方式建立起这样的模型，另外它还为板块构造过程提供了新的思路，而板块构造过程又跟地震和火山爆发等现象有关。

岩石圈--包括地球的硬地壳和部分熔融的上地幔顶部--是板块构造的基础。

板块构造学描述了地壳是如何被划分成一组板块，这些板块在可延展的上地幔顶部横向滑动并在此过程中沿着大洋中脊、山脉、火山和地震形成新的海底。要更好地了解这些过程就必须了解岩石圈温度和化学成分的差异。

通常情况下，地球物理学家都是通过测量地震发生时地震波传播的速度来确定地下物理性质的分布。地震波的速度主要受地下岩石的温度控制，其在较小程度上受密度控制。

在这里，来自太空的重力数据则被添加到了图片中。此外，来自卫星的数据在覆盖范围和准确性方面是统一的，而卫星覆盖的地区地面测量非常少。

四年多来，GOCE以极其详细和精确的方式绘制了地球引力图。这带来了一些非凡的发现，包括从地球表面的深处到大气层的高处和更远的地方。

来自马德里孔普卢顿大学和都柏林高等研究院的Javier Fullea是这篇论文的合著者，他说道：“早期的地壳或岩石圈全球模型分辨率有限，或是基于单一方法或数据集。只有最近可用的模型能结合多种地球物理数据，但它们通常只在区域尺度上或它们受到不同数据如何整合的限制。这是第一次，我们创建一个能在描述地幔岩石实际温度和成分的联合反演中将全球范围的多个地面和GOCE卫星数据集结合起来的新模型。”

代尔夫特理工大学的Jesse Reusen补充称：“这个新模型提供了当前上地幔成分和热结构的图像，这些可以被用来估计粘度。事实上，它已被用来估计剩余的上升幅度隆起或除冰的重量后的土地--在加拿大劳伦泰德冰盖融化后并改善我们对交互冰冻圈和固体地球的交互理解。这项研究则于去年发表在《Journal of Geophysical Research》上。”

ESA 3D地球研究中产生的新模型首次显示了不同海洋下的亚岩石圈地幔有多么不同并提供了关于海洋中脊的形态和扩张速度可能跟深部化学和热结构之间的联系的见解。

ESA的Roger Haagmans称：“我们的GOCE任务从未停止过给人留下深刻印象。它在轨道上运行4年所传递的数据将继续被用来理解地球的复杂性。在这里，我们看到它为我们脚下深处的地球结构提供了新的见解。即使这些过程正在地下深处发生，它们也会对地球表面产生影响--从海底的更新到地震，因此反过来也会影响我们所有人。此外，这是3D地球项目的显著成果，也是实现我们社会科学项目主要目标之一的又一个重要步骤：开发我们固态地球的最先进重建技术，从核心到表面及其动态过程。”

据悉，这些研究的算法和结果将成为虚拟活动3D Earth Spring School的主题。该活动将从3月29日开始一直持续到4月1日。