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2019-11-15地殼與地幔誰拉著誰走？科學家提有趣觀點
455 期
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編輯部
【本刊訊】對地球學家而言，有個問題一直深深地困擾著他們：究竟，是構造板塊（tectonic plates）的運動受地幔（mantle）影響，還是地幔被板塊「牽著鼻子走」呢？
近日，法國土地科學研究院（Institut des sciences de la Terre）、巴黎高等師範學校（École normale supérieure）與義大利羅馬第三大學（Università degli Studi Roma Tre）科學家面對這雞生蛋、蛋生雞的問題時認為，與其繞著它走，不如以動力學模型（dynamic models）研究地幔對流。
板塊飄移說問世的五十年來，這個問題的答案始終是個謎。板塊交匯處隱沒帶（subduction zones）緩慢流動且較冷的那一端，是否主掌著地殼的運動？還是對流激盪的地幔在拉著板塊走？如果說是地幔驅動著板塊，那地幔怎麼動的？難道是它自己動的嗎？科學家透過超級電腦，模擬出地球十五億年來的演變。為解開謎底，研究團隊在過程中將地球視為一個不可分割的系統，並打造出迄今為止最完整、且與地球最相像的行星演化模型。
整個過程相當艱辛，團隊耐心尋找適合的參數，並花費九個月的時間透過超級電腦求出方程式，以重現地球這十五億年來的變化。透過該模型，研究人員揭示，地表上層近2／3處移動速度較下層的地幔快，且拖行著下層進行運動，而其餘1／3在這系列的運動中，則扮演完全相反的角色。這樣的結果主要來自於超級大陸（supercontinent）〔註一〕的建造階段，如印度大陸與亞洲大陸間的碰撞，也因此，人們得以透過地表的運動來了解地幔的動力學。不過，若大陸不慎破碎，則這個運動有很大一部分與沒入地幔的板塊有關。
根據法國科學新聞網Futura報導，這一連串的計算意味著目前仍有大量訊息被潛藏在地底下，如假設為真，則人們便可透過數據了解洋脊的生命歷程與板塊隱沒的機制，甚至找出大火山噴流的噴流起源。
〔註一〕擁有一個以上的陸核（大陸地殼形成中最早誕生的矽鋁質大陸塊體）或克拉通（大陸地殼上長期穩定的構造單元），即為超級大陸。
新聞來源
Nicolas Coltice et al., What drives tectonic plates?, Science Advances, 2019.