由圣路易斯華盛頓大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的地球物理學(xué)家Anne M. Hofmeister領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究提出,地球-月球-太陽(yáng)系統(tǒng)中不平衡的力和扭矩驅(qū)動(dòng)了整個(gè)地幔的循環(huán)。
新的分析為構(gòu)造板塊運(yùn)動(dòng)與地幔中的對(duì)流有關(guān)的假設(shè)提供了另一種選擇。對(duì)流涉及受熱流體的浮力上升,霍夫邁斯特和她的同事認(rèn)為這不適用于固體巖石。他們認(rèn)為是力而不是熱量移動(dòng)了大型物體。這項(xiàng)新研究發(fā)表在美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)的一篇特別論文中,作為即將出版的為紀(jì)念地質(zhì)學(xué)家沃倫·B·漢密爾頓而收集的收藏的一部分。
地球的內(nèi)部運(yùn)作通常被建模為消散內(nèi)部放射性產(chǎn)生的熱量以及地球形成時(shí)碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的剩余能量。但即使是地幔對(duì)流的支持者也承認(rèn),這么多的內(nèi)部熱能不足以推動(dòng)大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。使用對(duì)流來(lái)解釋觀察到的板塊運(yùn)動(dòng)還有其他問(wèn)題。
相反,地球的板塊可能正在移動(dòng),因?yàn)樘?yáng)對(duì)月球施加了如此強(qiáng)大的引力,導(dǎo)致月球繞地球的軌道變長(zhǎng)。
霍夫邁斯特說(shuō),隨著時(shí)間的推移,質(zhì)心——地球和月球軌道物體之間的質(zhì)心——的位置已經(jīng)靠近地球表面,現(xiàn)在相對(duì)于地心每月擺動(dòng) 600 公里。隨著地球繼續(xù)旋轉(zhuǎn),這會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部壓力。
“由于振蕩的質(zhì)心距地心約 4600 公里,因此地球的切向軌道加速度和太陽(yáng)拉力在質(zhì)心之外是不平衡的,”霍夫邁斯特說(shuō)。“這顆行星溫暖、厚實(shí)和堅(jiān)固的內(nèi)層可以承受這些壓力,但它又薄、又冷、又脆的巖石圈會(huì)通過(guò)壓裂來(lái)響應(yīng)。”
每天的旋轉(zhuǎn)將地球從完美的球形變平,這導(dǎo)致了巖石圈的這種脆性破壞。作者認(rèn)為,這兩個(gè)獨(dú)立的應(yīng)力形成了在外殼中觀察到的板塊鑲嵌。板塊運(yùn)動(dòng)的多樣性來(lái)自于不平衡重力隨時(shí)間的大小和方向的變化。
但是如何測(cè)試這個(gè)替代方案呢?霍夫邁斯特建議:“一個(gè)測(cè)試將是對(duì)冥王星構(gòu)造的詳細(xì)檢查,冥王星太小太冷,無(wú)法對(duì)流,但有一個(gè)巨大的衛(wèi)星和一個(gè)令人驚訝的年輕表面。”
該研究包括對(duì)巖石行星的比較,表明火山活動(dòng)和構(gòu)造活動(dòng)的存在和壽命取決于月球大小、月球軌道方向、與太陽(yáng)的接近程度以及天體旋轉(zhuǎn)和冷卻速度的特定組合。
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