地幔位于地殼以下數(shù)十公里到約2900公里深處，包裹著地球內(nèi)部的地核。根據(jù)地球內(nèi)部地震波傳播速度的不同，地幔被認(rèn)為在地下660公里處分為上下兩層，上地幔由橄欖石等鎂含量很高的礦物形成，但是下地幔的構(gòu)成并不清楚。以前研究人員認(rèn)為，由于經(jīng)歷地球誕生后約40億年的內(nèi)部對流運動，地幔已經(jīng)均一化，上地幔與下地幔的構(gòu)成應(yīng)是相同的。
東北大學(xué)副教授村上元彥領(lǐng)導(dǎo)的研究小組注意到，不同礦物中地震波的傳播速度不一樣，于是他們開發(fā)出能夠在與下地幔環(huán)境相當(dāng)?shù)母邷馗邏簵l件下測定地震波速度的實驗裝置，檢測各種礦物傳播地震波的速度。實驗發(fā)現(xiàn)，下地幔主要構(gòu)成與上地幔不同，而是含有更多硅的鈣鈦礦。研究小組認(rèn)為，地幔自從地球誕生以來就在持續(xù)對流運動，不過上層與下層沒有混合，而是分別獨立對流。
一種觀點認(rèn)為，地球的成分受到40多億年前隕石沖擊的影響。研究小組分析下地幔的化學(xué)組成后發(fā)現(xiàn)，它與太陽系其他行星的平均構(gòu)成是一致的，隕石沖擊并沒有帶來顯著變化。研究小組認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)改變了對于地球內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)以及地球形成的傳統(tǒng)看法。
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