国际地质新动态

国际地质新动态

http://discovermagazine.com.

朱建东,编译.刘源骏,校.

地心探秘——地核与地磁场

对于我们大部分人来说,地球似乎应该是个坚固的物体。但是,在我们脚下的地球深部,却处于不断的运动之中。正如宇宙中的其他天体一样,地球也在随着时空的变换无时无刻的运动着。风力、水力和冰川的侵蚀力,在不断地侵蚀地球的表面,“力求”使得地表物质的分配达到“均一化”。

在地球坚硬的表层之下,断层活动在不断进行着造山运动;人类对地下水的滥采,使得地表发生波浪状起伏现象;火山运动则在改变我们的星球,并逐渐形成新的陆地;山体滑坡在地表形成了一道道难以抹去的“疤痕”。

实际上,位于地球最外层的地壳和上地幔并不完全都是固态的,但如果将地球的表层一一剥去,我们就可以清楚的观察到地球的深部正在发生着变化。很显然,地核的深度对于人类当前的技术来说太深了,不可能对其进行直接的观测。但通过间接测量,科学家仍然可以推测地核内的情况。

据《地球物理探索》杂志近期的最新报道,科学家们先前关于外地核为“搅拌锅炉式”熔融金属层的推测,目前已得到了证实。即熔融金属层的旋转运动,产生了地球磁场和地球内部地质构造。这一最新发现为科学家研究地球内部构造提供了一个崭新的视角。

地球由若干个不同的圈层组成,每个圈层有其各自截然不同的特性。地球最外的圈层为地壳,它构成了大陆及大洋盆地。地壳在大陆的厚度一般为 35～70 km(22～44英里),在大洋盆地的厚度为 5～10 km(3～6英里)。地壳主要由硅铝质物质组成。

地球的次外层为地幔。地幔物质近似固态,其运动的速度异常缓慢。地幔可分为上地幔和下地幔,厚度大致为 2 900 km (1 800英里)。地球内部大部分的热量都集中在地幔中。地幔中的巨型对流传递着巨大的能量,驱动着地球板块的构造运动。地幔主要由铁镁—硅酸盐物质组成。

地球的最内层为地核,分为液态的外核和固态的内核。外核厚度约为 2 300 km(1 429英里),内核厚度约为 1 200 km(746英里)。外核物质主要为铁—镍合金,内核物质则几乎完全是由纯固态铁物质组成。

http://news.nationalgeographic.com.

朱建东,编译.刘源骏,校.

地球磁场北极点正在向东移动

科学家通过对地球磁场的最新测量研究发现,地球磁场的北极点正在以每年 40英里 (64 km)的速度向俄罗斯境内逼近。

最新的分析数据显示,地球内部磁体极点在地表投影地区的磁场强度最近呈现快速变化的状态,推测是由于地核物质的异常运动所导致。最终使得地磁北极点逐渐偏离其原先在北加拿大地区的位置。

实际上,地磁的北极点和地理的北极点并不处于同一个位置。目前,地磁北极点处于加拿大艾斯米岛(Elles mere Island)附近。

数个世纪以来,领航员们一直利用罗盘,通过地磁北极来确定航向。目前,全球定位系统 (GPS)已基本取代了罗盘这一传统的定位方式,但在水下或地下等捕获不到卫星信号的地区,人们还是利用罗盘来定位。

自 1831年科学家首次发现地磁北极以来,其位置就一直在移动。到了 1904年,地磁北极向东北方向以每年 9英里 (15 km)的速度缓缓移动;1989年之后,其移动的速度明显加快; 2007年科学家最新测定,朝西北利亚 (俄罗斯)移动的速度已高达每年 34～37英里 (55～60 km)。

随着地磁北极的不断偏移,地球磁场图也必须要保持同步的更新升级,这样才能够保证罗盘使用者能适时调整罗盘的磁偏角,使其能找到地球的地理北极方向。

http://www.sciencedaily.com.

潘潇,编译.刘源骏,校.

科学家发现地球大气来自外太空

根据曼切斯特大学和休斯顿大学的科学家们的一项研究发现,形成地球大气的气体不是来自地球内部而是来自外太空。

这篇报道在《科学》杂志上的发表意味着原教科书上有关原始地球上的大型火山喷发气体是形成大气层的传统观念将会改变。

有关火山是地球上大气源的古老观点也应重新考虑了。

运用世界领先的分析技术,由格雷格 ·霍兰德 (Greg Holland)博士,马丁卡·西迪 (Martin Cassidy)博士以及克里斯·巴伦汀 (Chris Balletine)教授组成的研究小组通过测试火山气体发现了新的证据。

该项目的首席科学家格雷格·霍兰德博士说:“我们在火山气体中发现了一个与陨石相关的信号。由此我们认为,仅靠火山气体喷发难以提供地球上的大气层。那么,大气层和海洋来自哪里?也许可能来自于早期气体之间的碰撞或富含水的彗星的物体。那么,提出这个与陨石相关的信号是什么?那就是这个科学家团队在火山气体中测到了痕量惰性气体氪和氙,从而揭示了这一与陨石的成分相类似的同位素指纹(fingerprint)。”

这项研究还首次确定了地幔中氪的准确含量。

项目主管,曼切斯特大学教授克里斯·巴伦汀说:“多数人已经对原始地球的大型火山喷出的气体形成了大气层的印象难以忘怀,现在该是我们重新更新这一观念的时刻了。”

http://news.bbc.co.uk.

潘潇,编译.刘源骏,校.

地质年代增加了一个新时期

地质学家早在 120多年前就提出过在地质史上应增加一个新的时期。

所提出的埃迪卡拉(Edia Caran)期包括从 6亿年前到大约 5.42亿年前的 50多个万年的时间。当多细胞生命形式开始在地球上出现时,它正式成为新元古代的一部分。但俄国地质学家们对此非常不满意,因为他们早在 1952年就提出了“Vendian”(文丁期 )这个名字 ,但是当时没有被采用。现在的这个决定是在地质专家们经过了 15年长期考虑之后做出的。

国际地层委员会秘书长吉米·奥格 (Jim Ogg)教授对 BBC新闻网说:“一直都有这样一个认识:前寒武纪的最后一段时期是最早的贝壳类动物出现以前,由一些网孔类生物组成的一个特殊时期。现在应该是地质纪年表中一个正式组成部分了。”

http://www.usgs.gov.

朱建东,编译.刘源骏,校.

地震早期预报系统成为可能

2009年 12月 14～15日,美国地球物理联合会在旧金山的一次会议中宣布,在未来的几年中,一个关于加利福尼亚地区的地震早期预报系统将成为可能。不断深入的研究表明,这种地震早期预报系统在技术上是可行的,相关研究人员论述了这一系统的研制原理。

地震早期预报系统在墨西哥、日本和台湾地区都有过成功的预报先例,该系统能及时探测到地震,并在地震波到达地表之前的数秒至数十秒之前发出警报。

由美国地调局资助的地震早期预报系统一期工程历时 3年,已于 2009年 8月结束;其二期工程也紧接着开始,力图将一期工程的成果进行整合,形成一套试验型预警系统。当该试验型预警系统完成后,可为一部分试验用户,如紧急事件处理部门、公共事务管理部门和交通运输部门提供地震预警。由于该系统还处于试验阶段,系统将不会对公众提供预警信息。

根据科学家们的预期,在未来地震发生时,加州地震网络监测预警系统将能够在第一时间内确定震中的位置,并能在地震波到达地表之前将警报发送出去,这就要求预警系统的信息传递速度要大于地震波在地表下的传播速度。同时,预警系统还能够在地震发生时停止地震区内所有电梯的使用,强令火车减速并停止,并警告人们迅速转移到安全地带。

目前,该预警系统正处于试验型研究阶段,系统数据库中的实时数据均来自于加州地震网络。加州地震网络属于美国地调局全美地震监测系统的一部分,通过这套完整的地震监测预警系统,美国地调局力图从整体上将全国的地震监测与预警工作提升到一个更高的档次。

http://geology.com.

朱建东,编译.刘源骏,校.

GPS定位卫星是如何实现精确定位的

当我们进入一个完全陌生的地区时,可借助 GPS(全球定位系统)来进行导航。GPS定位卫星向地面的 GPS导航仪发送信号,导航仪可根据卫星的位置和我们距离卫星的距离来进行定位。观测点距卫星的距离则可由导航仪根据接收到不同卫星发送信号的时间差来计算获得。

每天都有百万计的用户在使用全球定位系统,且该系统一直运行良好。美国宇航局戈达德太空飞行中心 (Goddard Space Flight Center)的肖邦·玛 (Chopo Ma)博士说,全球定位系统的稳定运行,依赖于 GPS定位卫星空间轨道位置的精确捕获。

与在地面上寻找参照物不同的是,太空中并不存在所谓的“轨道线”来定位我们的地球。更糟的是,太空中的一切物体都在运动之中。由于受到来自太阳和月球双重万有引力的影响,地球在旋转过程中始终处于一种“晃动”的状态中。其他一些来自地球自身的因素,例如大气对流、洋流作用以及熔融态地核的运动也都会影响地球的运行轨迹。

正如我们在一个陌生的城市中利用地标性建筑进行定位一样,天文学家也可利用太空中的“地标”来对地球进行定位。人类自古以来就一直在利用恒星进行定位,但对于 GPS这样精度要求极高的系统来说,依靠恒星定位是行不通的,因为它们也在运动之中。

为了能找到完全“静止”的参照物,科学家们必须将目光投向宇宙的更深处。这种参照物不仅要异常遥远,同时也要非常明亮。类星体的发现,无疑满足了这一特殊的要求。类星体的亮度超过 10亿个太阳所发出的光线强度。科学家推测类星体的周围“潜伏着”巨大的黑洞,由于黑洞巨大的引力场,附近的星云被“吞噬”后压缩加热至数百万度高温,从而发射出异常明亮的光线。

且大多数类星体距离地球都超过了 10亿光年,这么超远的距离足可以把它作为固定点来看待,因一个光年相当于光线在一年内要走完 6万英里的距离。

http://minerals.suite101.com.

潘潇,编译.刘源骏,校.

什么是矿物

矿物是具有不同化学成分的天然的结晶物质。矿物知识是地质学、岩石学以及地球科学的基础。黄金、钻石以及绿宝石都是美丽的,但它们同样也是矿物,也就是说,它们是具有不同化学成分天然的结晶。

所有矿物的共性有哪些?

所有矿物都是天然生成(即不是人造的)的固体。所有矿物都是存在于自然界,虽然有一些矿物能够人工合成,例如钻石,但通常也只能应用于工业 (不能作为宝石使用)。在实验室生成的物质不具有真正矿物学上的意义。此外,所有矿物都有一个晶体结构。这意味着它们是由原子进行重复的三维立体模式组成。

每种矿物都有一个独特的化学成分来决定其晶体结构、物理性质以及与其他矿物发生反应。有时某一个矿物的化学成分可以略有不同,从而产生“矿物表兄弟”之说——两种矿物看起来略有不同。但这些“表兄弟”除了完全相同的化学成分,其实是同一种矿物。例如,红宝石和蓝宝石都是宝石级的刚玉矿物 (氧化铝)。它们的不同颜色来自于刚玉的晶体中含有少量的铬 (红宝石)或钛 (蓝宝石)。相反,没有缤纷色彩的刚玉只能作为磨料来使用。

http://discovermagazine.com.

朱建东,编译.刘源骏,校.

金星的过去曾和地球相似

欧洲航天局于 7月发布的首张金星红外线地图,这颗与地球最近的“邻居”行星表面可能曾经有过水体的存在。因为无论是大小、密度还是物质组成,金星都是太阳系中与地球最为接近的,但是金星却有着一个致命的弱点:金星的大气层充满了硫酸物质,且异常稠密,其表面温度高达 860华氏度。如此巨厚的大气层使得科学家根本无法直接观测到其真实的外表,但是通过捕获其表面岩石发射出的红外线,科学家们依然可以了解其物质组分。科学家们对从欧洲航天局金星探测器捕获到的红外线数据进行分析,发现金星的南半球存在大量的类似花岗岩的岩石物质,众所周知,花岗岩的形成需要水分的参与,但目前金星表面并不存在水。同时,花岗岩的形成也离不开板块构造和岩浆运动,但这些目前在金星表面并未被发现。科学家们据此进行了大胆的推测:金星的表面早期也曾有过广阔的海洋和大陆,但是随着温室效应失控,导致整个星球沦落到如今“荒凉”的结局。

http://discover magazine.com.

朱建东,编译.刘源骏,校.

哈勃太空望远镜的视角新境界

哈勃太空望远镜近日捕获到蝴蝶星云的高清图像,再次显示了其超凡的能力。2009年 5月,“亚特兰蒂斯”号航天飞机上的宇航员们成功地对已工作 19年的“哈勃”太空望远镜实施了修复和升级,焕然一新的“哈勃”太空望远镜终于恢复功能,再次发回了最新的太空照片。在安装的新式仪器中,就有广角镜摄像机 3(WFC3)。

本图就是哈勃太空望远镜修复后所拍摄的首批深空照片之一。图中显示的蝴蝶星云,它的“翅膀”延伸的距离有 2个光年。这些气体是由一颗距离地球所在的银河系约 4 000光年的即将死亡的恒星所喷射出来的。气体以极高的速度被喷射到太空中,于是形成了这一巨大、精致的“蝴蝶翅膀”。

http://news.discovery.com.

潘潇,编译.刘源骏,校.

恐龙用毒液捕食

与伶龙相似的鸟状恐龙用尖利的牙齿捕食。

这幅是重组的鸟龙头骨特征图,毒液隐秘地从上颚腺流经尖利的牙齿。根据对其牙齿和头骨的新的分析,鸟龙,是一种有毒的肉食中国恐龙,它可能以此来猎食其他恐龙。在过去,研究者提出了一些恐龙可能是将毒液注入到猎物体内的推测,而这项发表在美国国家科学院院刊的最新研究成果更为此提供了最详实的证据。鸟龙名字的意思是“中国蜥蜴”,生活在距今 9 960万～6 550万年前的晚白垩纪时期。研究人员根据鸟龙有毒这一显著特征,认为其他驰龙恐龙——像与鸟龙有关系的伶龙,也同样是有毒的。恩普龚 (Enpu Gong)和他的团队写到:“它们的前齿长而尖利,这种动物似乎属于剑齿类。”

http://news.discovery.com.潘潇,编译.刘源骏,校.

对加利福尼亚海啸灾难的评估

对太平洋海啸冲击加州海岸线的威胁正在全面的研究之中。出现了认识上的一次飞跃,以便在毁灭性的海浪到来之前做好防护准备。继 2004年东南亚大海啸之后,科学家们曾提供了一项关于沿海对海啸脆弱程度的评估报告给国家和市区以备应急规划之用。地方政府称,虽然有约 35万人生活在最危险的区域,但生命和财产的损失比预想的要少。加州地调局的里克·威尔逊 (Rick W ilson)说:“首先,我们对整个地区划定了一个安全海拔高度,即海平面以上 30英尺。”随着工作的深入,威尔逊和他的团队绘制了一张详图,该图标绘出在灾害发生时将被淹没的地域。虽然大部分海浪起伏将达不到他们在这之前假定的 30英尺水平。

威尔逊说:“即使我们没有表示出最高洪水位,该项成果也能给应急的规划者们提供帮助。”

http://www.sciencedaily.com.

潘潇,编译.刘源骏,校.

人为二氧化碳的增多将影响海洋声学

人类活动排放的二氧化碳气体不仅会使全球变暖,而且增加的二氧化碳(CO2)被海洋吸收后,使海水酸性增加 (低于正常海水 pH值)。这个过程称为“海洋酸化”,这一现象引起了越来越多的科学家以及大众的兴趣。因为这个过程威胁着某种海洋生物群体,包括珊瑚在内的生物群。最近,研究者发现人造二氧化碳不仅使全球变暖和酸化海洋,也影响了海洋声波性质,使低频率声波更易于在海水中传播。

http://news.nationalgeographic.com.潘潇,编译.刘源骏,校.

化石显示早期鲸是吸泥矮鲸

一项新的研究称,澳大利亚东南部发掘的一种古老的矮鲸是靠吞食泥来获取食物的。鲸的化石是距今 2 500万～2 800万年前之间,并且显示了其吸食泥巴的特征并可能是今天须鲸过滤食物的先祖。许多现代鲸鱼物种使用像头发丝般的鲸须结构来从海水中过滤微小猎物,例如磷虾等。须鲸种群包括座头鲸、小须鲸以及蓝鲸,这种地球上生活过的最大型动物。这个新发现的鲸鱼化石长 9英尺 (3 m)和今天的须鲸有着同样清晰的下颌及颅骨骨架结构。研究报告的作者,澳大利亚墨尔本维多利亚博物馆的古生物学家——埃里克·菲兹杰拉德 (Erich Fitzgerald)说:“小鲸也有牙齿。”研究者们说,奇怪的化石组合结构表明,矮鲸可能善于用它们的舌头和面部肌肉沿沙底抽真空似的从海底捕食大型、难以咀嚼的猎物。

鲸——一种奇怪的“实验品”

1932年,在墨尔本西南部的海边小城托奇发现了被称为乳齿鲸 (Mammalodon colliver)的矮鲸,到目前为止,除了矮鲸不寻常的捕食方式之外,新的研究表明矮鲸似乎是从更大的先祖进化而来的。菲兹杰拉德说:“这种动物的小体型可能是适应进化的产物。这个进化过程使得鲸的物种发展成一个不同寻常的生态位:从海底吸食。”和泥食鲸有血缘关系的肉食鲸 (Janjucetus hunderi)也生活在同一个时代。菲兹杰拉德说:“这两个长着牙齿的怪物需要经历十分怪异的演变。”