在巴布亚新几内亚发现的一块引人注目的岩石揭示了地球表面深处一个意想不到的温度模式，挑战了科学家对构造板块如何向地球内部运动的理解。一个由哥廷根大学领导的国际研究小组发现，这块岩石在大约四百万年前曾经下沉超过90公里（56英里）到地下。在下沉过程中，它在较浅的深度经历了异常高的温度，然后进入与相对较冷的俯冲相关的条件。这一发现引发了关于地球内部热量分布和构造板块下沉时行为的新问题。研究结果已在《自然地球科学》上发表。 深藏于地球表面下的奇异发现 地球的外壳被划分为巨大的构造板块，这些板块缓慢地移动。当两个板块相互趋近时，一个板块可能被压入到另一个板块之下，沉入地球内部。这一过程称为“俯冲”。这些区域在塑造我们的星球方面发挥着重要作用。它们与强烈的地震和火山活动相关，但在数百万年中，它们还通过将二氧化碳等材料循环处理来调节地球的气候。俯冲区内的巨大压力可以将岩石转化为一种独特的红绿矿物称为“榴辉岩”。研究人员使用几种先进的分析技术检查了来自巴布亚新几内亚的其中一块岩石。在岩石内部，他们发现了微小的水晶状硅石，只有在极高的压力下才能形成。这些水晶被困在另一种矿物中，随着岩石的形成，保存了它在地下深处经历的条件的重要证据。通过研究这些显微线索，科学家确定岩石至少下降了90公里，温度达到了约800°C（1,472°F）。更令人惊讶的是，他们揭示了岩石早期旅程的情况。 从热到冷的意外转变 研究人员重建了岩石的温度历史，发现当岩石的深度达到约45公里（28英里）时，它已达到约700°C（1,292°F）的温度。这意味着在其最大深度的一半时，岩石的温度仅比最高温度低100°C，尽管它还有45公里的下沉距离。这是意外的，因为现有模型预测俯冲区内的热量分布是不同的。这块岩石似乎在较浅的深度经历了异常高的温度，然后进入了较深处相对较冷的温度模式。尽管实际温度随着深度的增加而上升，但升温的速率远低于科学家平常的预期。哥廷根大学地球科学中心的德克·詹·舍宁说：“发现这种从热到冷的俯冲变化是意外的，因为这与我们当前的俯冲区热模型相矛盾。”科学家之前发现过岩石中含有意外高温的证据。然而，这是研究人员第一次能够重建岩石从较浅到更深的不同热条件之间的清晰过渡。 什么解释了地球隐藏的热量之谜？ 研究人员确定了几种可能解释这种异常温度模式的原因。一种可能性是，构造板块在相对较浅的深度产生的热量比科学家此前认为的要多得多。当板块相互移动时，强烈的剪切力可能在它们的边界产生额外的加热。另一种解释是，俯冲区还没有存在足够长的时间来发展出传统模型所预测的较冷温度。这两种过程也可能对岩石的异常热历史产生了影响。理解这些温度差异很重要，因为俯冲区影响着地球上一些最强大的地质过程。更准确的模型可能有助于科学家更好地评估与地震和火山活动相关的条件。这些发现还可能提高我们对主要地球化学循环的理解，特别是长期的碳循环，这有助于通过在表面和地球内部之间移动碳来调节地球的气候。通过揭示构造板块下沉时条件的变化，这一发现为科学家提供了一种新的方法来研究俯冲如何在数百万到数十亿年的时间里运作，以及这些过程如何继续塑造今天的地球。该研究获得了德国研究基金会（DFG）的资助。