―――海洋風(fēng)暴激發(fā)的地震波可揭示地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)
照X光片是人們非常熟悉的醫(yī)學(xué)檢測手段,，可以幫助醫(yī)生看到肉眼看不到的人體內(nèi)部,。最近，科學(xué)家通過研究海洋風(fēng)暴,，首次從地球內(nèi)部探測到了由風(fēng)暴激發(fā)的罕見地震波,。利用這些地震波給地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像，就仿佛給地球照X光一樣,，有望為研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供新工具,。相關(guān)研究成果發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》雜志上。地震波有助了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)
也許窮其一生,，人類也無法感知我們腳下的地球正以五花八門的方式發(fā)出聲音,。事實上,，就連最明顯的地震運動也是地球不同類型和頻率抖動的復(fù)雜組合,。通常情況下，大規(guī)模的破壞由一種被稱作面波的地震波引起,，但其實在這些危險的面波席卷一切之前,，地震已經(jīng)發(fā)出了快速而微妙的征兆。
這些征兆被稱為體波,，這種波以近乎直線的運行軌跡直接到達(dá)地核,。體波比面波要微弱得多，因此通常很難被人類發(fā)現(xiàn),。不過有趣的是,，這些震前的低頻脈動能夠引起狗和馬等動物的警覺。
體波通常具有兩種基本形式,。一種有點像聲波那樣通過拉伸或者變形在陸地上向前移動,，被稱作P波,。P波通常作為一種“預(yù)測波”，因為它們通常首先到達(dá),。另一種是S波,，又被稱為“續(xù)至波”，它們通常會像海浪侵襲地表那樣上下,、左右運動,。S波較為微弱，而且通常被P波淹沒,，因此很難被監(jiān)測到,，但它們卻非常重要。
四川省地震局,、川滇國家地震監(jiān)測預(yù)報實驗場四川分中心的李大虎博士告訴科技日報記者,，當(dāng)波動以大圓弧路徑席卷地球并返回到地表后，地質(zhì)學(xué)家們可以檢測并測量到它們,。波動在傳播過程中,，遇到重要的地球化學(xué)或物理結(jié)構(gòu)分界面的時候，例如在地核和地幔之間的邊界（核幔邊界）,，它們就會發(fā)生反射,、折射，甚至停止傳播,，這就意味著研究震后P波和S波的傳播有助于闡明地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。
劇烈海洋風(fēng)暴也能產(chǎn)生微弱地震波
然而，這種方法存在一個問題,，就是對于遠(yuǎn)離構(gòu)造板塊邊緣,、地震稀少的地區(qū)，地球結(jié)構(gòu)圖像的分辨率較低,，這或許就是劇烈的海洋風(fēng)暴可以幫助到我們的地方,。東京大學(xué)地震學(xué)家西田究（音譯）說，在海洋風(fēng)暴期間,，大氣壓力迅速下降產(chǎn)生強烈的海浪,，其中小部分能量一直傳播到海底，并在巖石中產(chǎn)生了微弱的P波和S波,，就如同發(fā)生了一個非常微弱的地震,。
地質(zhì)學(xué)家們曾用這種方式探測到了P波。現(xiàn)在,，西田究和同事高木亮太（音譯）首次探測到了更加微弱的S波,。他們關(guān)注了2014年12月發(fā)生在格陵蘭島附近北大西洋地區(qū)的一場被稱為“氣象炸彈”的強烈海洋風(fēng)暴。利用布設(shè)在日本的密集的地震臺網(wǎng),，他們從這次風(fēng)暴中探測到了P波,，并如預(yù)期的那樣,，也拾取了S波信號。
可構(gòu)建更清晰的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
通過“氣象炸彈”風(fēng)暴激發(fā)產(chǎn)生的P波或S波記錄,，可以構(gòu)建高分辨率的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像,，還可以精確地計算出上下地幔之間邊界層的深度。西田究認(rèn)為,，這項研究工作可能最終有助于揭示重要的邊界層的起伏情況,，并可能影響到我們對于地幔對流和構(gòu)造板塊運動的理解。
他還指出,，“氣象炸彈”類型的強烈風(fēng)暴不像地震那樣常見,，但可能發(fā)生在海洋中幾乎任何地方，這就意味著它們可為地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像提供補充震源信息,，日本和美國等國已經(jīng)開始安裝和使用密集的地震臺網(wǎng),，去探測這些由風(fēng)暴激發(fā)的弱波形信號。
加州大學(xué)圣地亞哥分校地震研究員彼得.澤斯托夫特指出,，使用海洋風(fēng)暴激發(fā)產(chǎn)生的微弱地震波成像是有可能的,，同時利用P波和S波還能夠提供更多的信息，因為S波比P波有更短的波長,，且在縱向和橫向上變化的規(guī)模更小,，可用它來對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。澤斯托夫特的同事彼得.布羅米斯凱也指出,，研究人員已經(jīng)設(shè)法利用地震環(huán)境噪聲信息更好地構(gòu)建地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像,，例如海浪或重型車輛產(chǎn)生的振動信息。
據(jù)報道,，發(fā)現(xiàn)這些S波后,，日本研究者希望可以著手創(chuàng)建有關(guān)這些波的目錄，然后將編目后的S波進(jìn)行比較,，以便通過這些目錄打開一個在風(fēng)暴環(huán)境下探索地球內(nèi)部本質(zhì)的視角,，重新梳理有關(guān)我們地球的結(jié)構(gòu)信息。據(jù)《科技日報》
