地球深处晶体变化引发重力异常持续两年

NASA与德国航空航天中心（DLR）合作的重力恢复与气候实验（GRACE）项目曾运行多年，通过双卫星监测全球范围内的重力波动。这些被称为重力异常的现象曾困扰科学界数年。通过测量两颗卫星在轨道中的相对位移变化，科学家们创建了全球重力地图，其中一些区域的重力强度异常，与预期大幅不符。

这些信号的来源曾长期不明，科学家最初怀疑可能与表面海洋质量分布或变化有关，但仍无法完全解释某些重力异常的强度。直到近期由法国巴黎大学（Université Paris Cité）的研究团队，领头科学家夏洛特·高奇·古朗顿（Charlotte Gauge Gouranton）及其团队探究后发现，这些异常可能与地球深处的动态变化有关。

根据研究团队调查，GRACE卫星在2006年至2008年间记录的重大重力异常覆盖约4350英里（7000公里）的范围，集中于东大西洋区域。这些重力异常现象显示了一片高重力区域紧挨着低重力区域，表面现象无法对此做出合理解释。研究结果最终指向地球深层，位于地幔底部的“核幔边界”（CMB）。这是地幔和地核交界处的区域，拥有极高温度和压力。

古朗顿团队的研究表明，这一重力信号可能来源于深地内某种质量重新分布的过程。这可能涉及深部的矿物相变，这种变化对地幔密度结构产生了影响，从而显示为异常的重力信号。

研究指出，核幔边界位置的矿物“桥石钙钛矿”（Bridgmanite）在极端的温度和压力下可能发生相变。这一过程使桥石钙钛矿转变为另一种晶体结构的矿物——“后钙钛矿”（Post-Perovskite）。后钙钛矿的密度低于桥石钙钛矿，而这种相变会影响相关区域的密度分布。密度变化可能导致的质量重新分布，被GRACE的监测数据显示为重力异常。

桥石钙钛矿是地球上数量最为庞大的矿物，但因存在极度深处，仅通过陨石样本才能在地表研究其构成及性质。尽管这一相变被认为可能是深地重力异常的诱因，但由于核幔边界本身具有液态特性，这些重力信号并不是永久的，而是动态变化的。