◎本報記者 張佳欣

　　我們(men) 生活在一個(ge) 密度大致均勻的球體(ti) 上，但你是否以為(wei) 地球表麵的重力在各處都一樣？事實上，更精確的計算表明，不同地點的地球重力存在微小但可測量的差異，而這也導致了海平麵的高低起伏。

　　在印度洋中部，有一個(ge) 巨大的“重力洞”，這裏的海平麵比全球平均水平低了100餘(yu) 米，幾十年來，它的形成之謎一直困擾著科學家。

　　這個(ge) 覆蓋超過300萬(wan) 平方公裏的重力異常區域實際上並不是一個(ge) 物理意義(yi) 上的洞，而是指地球重力低於(yu) 平均水平的海洋區域。

　　研究這個(ge) “洞”的科學家們(men) 長期以來一直認為(wei) ，是海麵下的某些物質導致了這種奇怪的現象。

　　但一項發表在《地球物理研究快報》上的新研究論文表明，研究人員應該“風物長宜放眼量”，將研究重點放在“洞”周圍的板塊運動上，而非其下方。研究發現，從(cong) 古代海床的殘餘(yu) 物中升起的熔岩羽流可能是形成“重力洞”的主要原因。

　　引力場變化與(yu) 地球質量分布有關(guan)

　　為(wei) 什麽(me) 地球表麵存在重力大小不一致的現象？

　　這項新研究的資深作者、印度科學研究所地球物理學家阿特雷伊·戈什在接受科技日報記者采訪時表示，想了解地球各處重力的差異，首先要從(cong) 地球的形狀談起。

　　“地球看起來是圓的，但實則偏向橢圓，就像一個(ge) 馬鈴薯，赤道周圍凸起，兩(liang) 極平坦。其表麵重力的總體(ti) 特征是，一般地球的重力常數是9.8米/平方秒，而赤道處最小，約為(wei) 9.78米/平方秒；兩(liang) 極最大，約為(wei) 9.83米/平方秒。”戈什解釋道。

　　但是，由於(yu) 重力與(yu) 質量成正比，因此地球引力場的變化又與(yu) 其內(nei) 部質量的分布有關(guan) 。想象一下，地球表麵被平靜的海洋覆蓋，地球引力場的變化將使這個(ge) 理想化的海洋上產(chan) 生隆起和凹陷，二者分別對應著較大和較小的質量區域。這使地球表麵看起來就像麵團一樣疙疙瘩瘩。由此形成的略有起伏的不規則曲麵被稱作大地水準麵。

　　此外，戈什還告訴記者，地殼、地幔和地核質量與(yu) 密度的不均是導致重力存在差異的次要原因。

　　用計算機模型追蹤“重力洞”起源

　　戈什介紹道，印度洋下大地水準麵的明顯傾(qing) 斜，被稱為(wei) “印度洋大地水準麵低點(IOGL)”。重力異常是指某個(ge) 特定區域的重力低於(yu) 地球平均重力。它就像引力場中的一個(ge) “洞”，影響著該地區的海平麵。IOGL就是地球上最顯著的重力異常區域之一，覆蓋了印度洋的廣闊區域。

　　這項研究的主要作者、印度科學研究所博士生德班詹·帕爾稱，IOGL是1948年荷蘭(lan) 地球物理學家費寧·梅內(nei) 斯在船上進行重力測量時發現的。自那以後，其他船上的探險隊和衛星的測量都證實了IOGL的存在。但科學家們(men) 不知道它為(wei) 什麽(me) 會(hui) 在那裏。

　　在這項研究中，戈什和帕爾利用地麵傳(chuan) 感器和衛星進行了局部重力測量，比較了19種計算機模擬場景，通過重建過去1.4億(yi) 年的板塊構造運動來追蹤“重力洞”的起源。

　　研究發現，IOGL是印度洋下方地幔質量缺乏的結果。具體(ti) 而言，“低密度異常”即IOGL下的上地幔到中地幔中存在較輕的元素，是造成該地區低重力的原因。

　　那麽(me) ，該地區為(wei) 何有如此獨特的地質構造？

　　戈什告訴記者，非洲下方地幔深處存在一個(ge) 通常被稱為(wei) “非洲斑點”的大型低剪切波速省(LLSVP)，它很可能是由地幔深處的“特提斯板塊”運動形成的。

　　2億(yi) 多年前，古特提斯洋位於(yu) 勞亞(ya) 大陸和岡(gang) 瓦納超級大陸之間，但在大約1.2億(yi) 年前，隨著岡(gang) 瓦納大陸和勞亞(ya) 大陸的距離越來越近，古特提斯洋開始閉合，最終消失了，形成了現在的印度洋和大西洋。古特提斯洋的俯衝(chong) 板塊沉入地球內(nei) 部，形成了一些溫度異常區域，影響了地幔對流和地殼運動。其中一個(ge) 異常區域就位於(yu) 非洲下方，這就是“非洲斑點”。

　　帕爾表示，當屬於(yu) 古特提斯洋的俯衝(chong) 板塊下沉到地幔內(nei) 部並到達核—幔邊界時，造成了地幔中熔岩的強大向下運動。為(wei) 了平衡這種向下運動，熱而輕的地幔流開始從(cong) 印度洋下麵上升，形成所謂的“熔岩羽流”。這些羽流可能是IOGL形成的原因。這種熔岩羽流的上湧始於(yu) 大約2000萬(wan) 年前。當羽流在岩石圈下麵移動並接近印度半島時，重力異常變得更加強烈和明顯。

　　這些研究還表明，除了這些羽流外，周圍的地幔結構也導致了“低密度異常”的形成。

　　“重力洞”成因仍眾(zhong) 說紛紜

　　美國海洋網報道稱，當地球核心的引力削弱地幔，使其更具浮力，更容易移動時，就會(hui) 出現核心拉動削弱效應。這種效應被認為(wei) 是構造板塊運動和海洋地殼形成的原因。

　　因此，“重力洞”的發現表明，在地幔中部深度可能存在著地核拉動削弱效應，也就是說，這一地區的地幔可能比以前人們(men) 認為(wei) 的更具有浮力且更容易移動。這可能有助於(yu) 我們(men) 理解板塊構造和海洋地殼的形成。

　　盡管“重力洞”覆蓋範圍廣闊，且該區域海平麵低於(yu) 平均水平，但戈什表示，“重力洞”的存在並不會(hui) 造成什麽(me) 影響。

　　“如果你乘船進到這個(ge) 區域，你會(hui) 發現海麵逐漸向下傾(qing) 斜，但在經過之後，你的船又再次隨著海麵上升，回歸到了一般水平的高度。”戈什說。

　　幾十年來，印度洋的“重力洞”令無數科學家著迷。雖然對其確切成因尚未達成共識，但科學家們(men) 已經提出了幾種理論來解釋這種現象。

　　美國海洋網報道稱，一種理論認為(wei) ，“重力洞”是“板塊墓地”的殘餘(yu) 物。大約3000萬(wan) 年前，古老海洋寒冷而致密的殘餘(yu) 物沉入非洲地下的“板塊墓地”，並隨著時間的推移不斷堆積，形成了一個(ge) 低密度岩漿區域，導致地殼凹陷。隨著時間的推移，凹陷變得更深、更明顯，最終形成了我們(men) 今天看到的“重力洞”。

　　另一種理論認為(wei) ，“重力洞”的形成是因為(wei) 地球開了“熱點(hotspot)”，其中一股熾熱的熔岩從(cong) 地幔中升起，並將地殼熔穿。隨著岩漿冷卻和凝固，它會(hui) 形成一個(ge) 低密度岩石區域，導致地殼凹陷。

　　還有一些科學家認為(wei) ，“重力洞”是這兩(liang) 個(ge) 過程結合的產(chan) 物。他們(men) 認為(wei) ，一個(ge) “熱點”首先形成了地殼凹陷，然後又充滿了冰冷、致密的洋殼殘餘(yu) 物。

　　盡管此次戈什與(yu) 帕爾基於(yu) 計算機模型調查出了“重力洞”的一種成因，但戈什強調，可能還有其他支持證據來解釋IOGL的成因，因此還需要做進一步的研究。至於(yu) “重力洞”的未來變化，也要看地球內(nei) 部會(hui) 發生什麽(me) ，目前還暫時無法預測。無論如何，“重力洞”提醒著人們(men) ，我們(men) 還遠遠沒有理解我們(men) 生活的這個(ge) 星球存在的所有奧秘。