【编者按】地球深处，竟藏着我们从未察觉的“心跳”？2006至2008年间，一场悄无声息却足以撼动引力场的巨变在地球内部发生。直到多年后，科学家重新审视卫星数据，才揭开了这场隐藏在地核与地幔边界处的惊天秘密——矿物相变竟能以“人类时间尺度”发生，而非以往认知的百万年计！这不仅刷新了人类对地球深部的认知，更意味着地磁场的突变、地幔动态的谜团，或许都与此息息相关。今天，就带大家潜入地心，揭开这场“地下风暴”的真相！
2006年至2008年间，地球经历了一场微妙但可测量的内部变化，直到多年后研究人员重新审视卫星数据时才被发现。通过美德联合运营的“重力恢复与气候实验”（GRACE）双卫星系统，科学家发现了一个以非洲大西洋海岸外为中心的引力异常信号。
这项发表于2025年8月《地球物理研究快报》的研究指出，地球深部的一部分物质发生了短暂的质量重新分布。这是人类首次观察到地核-地幔边界附近的过程以“人类时间尺度”发生，而不是以往认为的百万年计！
GRACE任务于2002年至2017年运行，旨在通过追踪两颗编队飞行卫星之间的精确距离来绘制地球重力场图。当一颗卫星飞越山脉或地下水体等质量异常区域时，引力会产生可探测的牵引力，改变两颗卫星的间距。
大多数GRACE研究聚焦于地表过程，如冰川消融、地下水枯竭和海平面上升。但古斯塔夫·埃菲尔大学地球物理学家伊莎贝尔·帕内和同事将分析延伸至更深处。他们发现数据中存在一个独特的异常峰值，出现在2007年初，这是一种大规模引力变化，无法仅用水或地表质量重新分布来解释。
最可能的解释是地幔矿物在极端条件下的结构转变。在接近地核-地幔边界的深度，压力超过130吉帕——相当于海平面大气压的130万倍以上，温度超过3000摄氏度。在这种条件下，矿物钙钛矿会转变成一种更致密的结构：后钙钛矿。
这种矿物相变会局部增加岩石密度，产生足够大的质量重新分布，从而被GRACE测量到。研究人员认为，这一变化可能涉及地核-地幔边界发生数十厘米尺度的地形调整。
就在引力异常出现的同时，监测地球磁场的卫星记录到了被称为“地磁急变”的不寻常扰动。这些磁场的短期变化被认为源自外核内部流体流动的变化。
引力信号与地磁扰动在时间上的巧合暗示了一种可能联系：地幔底部的矿物变化可能影响了边界条件，间接影响了地核动力学。不过这一关联尚属初步，仍需更多数据来确认两者是否存在因果关系。
这一发现之所以引人注目，是因为它表明通常被认为发生在地质时间尺度上的地球深部过程，实际上可能以年为单位发生。这意味着地幔和地核的某些部分可能比以往认为的更加动态。
未参与该项研究的加州大学伯克利分校地震学家芭芭拉·罗曼诺维茨称，这一发现是“第一个令人信服的证据，表明地幔底部的动态过程发生得足够快，足以在发生时就被研究”。
此类证据可完善关于地磁场如何演化、地幔动力学如何影响与地核的边界、以及行星内部行为更普遍模式的模型。
地幔最底层被称为D″层，延伸至地核-地幔边界上方数百公里。这是一个极端物理环境区域，高压高温重塑了矿物的性质。直接研究它是不可能的，因此科学家依赖间接工具：地震波、实验室实验和计算机模拟。
GRACE的探测表明，卫星观测为了解这一不可抵达区域提供了新窗口。通过测量轨道上的微小引力变化，研究人员可以探测到地面仪器无法看到的过程，为地震学和地磁学提供了互补视角。
截至目前，帕内和同事仅在GRACE数据集中识别出这一个异常。2007年的信号是独特事件还是周期性现象的一部分尚属未知。后续任务——包括2018年发射的GRACE后续任务——仍在持续监测地球重力场，可能会揭示更多事件。
如果未来探测到类似异常，科学家或可开始追踪地幔底部矿物相变的频率和规模。这将为了解地球内部如何演化、磁场如何响应、以及此类快速深部过程是否常见提供前所未有的见解。
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