科学家利用夏威夷热点来研究地球极点的运动

地球最新的冰河时代可能是由地球深处的变化引起的。根据来自太平洋的证据，包括夏威夷群岛的位置，莱斯大学的地球物理学家已经确定地球在过去的1200万年内相对于其旋转轴线发生了变化，这使得格陵兰岛向北极移动足够远，从而开始了冰河时代始于大约320万年前。

他们在“地球物理研究快报”杂志上的研究是基于对深海沉积物化石特征的分析，海洋地壳的磁性特征以及创造夏威夷群岛的地幔“热点”的位置。共同作者理查德戈登和丹尼尔伍德沃思表示，有证据表明地球在相对于其旋转轴移动之前已经稳定地旋转了数百万年，地球物理学家称之为“真正的极地漂移”。

“相对于旋转轴，夏威夷的热点是固定的，从大约4800万年前到大约1200万年前，但它固定在比我们今天发现的更北的纬度，”Woodworth说，他是一名研究生。赖斯的地球，环境和行星科学系。“通过将夏威夷热点与地球其他部分进行比较，我们可以看到位置的这种变化反映在地球的其他部分，并叠加在构造板块的运动上。这告诉我们整个地球移动，相对旋转轴，我们解释为真正的极地漂移。“

按体积计算，地球主要是地幔，是一层厚厚的固体岩石，在强大的压力和热量下流动。地幔被岩石构造板块的互锁拼图所覆盖，这些板块顶在地上，在地震活跃的边界处相互碰撞和滑动。热点，如夏威夷下面的热点，是从地幔内部深处升起的热固体岩石。

WM Keck地球，环境和行星科学教授戈登表示，这项新发现建立在2017年的两项研究基础之上：一项来自他的实验室，研究表明如何利用热点作为跟踪构造板块运动的全球参考框架。来自哈佛大学(Harvard University)，首次将真正的极地徘徊与冰河时代的开始。

他说：“我们把这些热点作为来自深层地幔的羽状物的标记跟踪器，我们将其用作我们的参考框架。”“我们认为整个全球热点网络相对于地球的自旋轴线是固定的，至少在这一转变之前已有3600万年。”

像任何旋转的物体一样，地球受到离心力的作用，这会拉动行星的流体内部。在赤道这个力最强的地方，地球的直径比在极地上大26英里。戈登说，当在远离赤道的纬度上形成致密，高度粘稠的地幔时，可能会发生真正的极地漂移。

“想象一下，你有真正的，非常冷的糖浆，而且你把它放在热煎饼上，”戈登说。“当你倒入它时，你暂时在中心有一堆小堆，由于冷糖浆的粘度，它不会立即变平。我们认为地幔中的密集异常就像那个小临时堆，只有下地幔的粘度要高得多。像糖浆一样，它最终会变形，但这需要非常非常长的时间。“

如果地幔异常足够大，它们会使行星失去平衡，赤道将逐渐转移，使多余的物质更接近赤道。行星每24小时仍然旋转一次，真正的极地漂移不会影响地球旋转轴相对于太阳的倾斜。将质量重新分配到新的赤道确实改变了地球的极点，即行星表面上旋转轴出现的点。

伍德沃思表示，来自夏威夷的热点数据提供了一些最好的证据，证明真正的极地漂移是造成地球两极在1200万年前开始移动的原因。当构造板块穿过热点时，形成像夏威夷人一样的岛屿链。

“真正的极地漂移不应该改变热点轨迹，因为热点轨迹是板块相对于热点运动的记录，”伍德沃思说。

戈登说：“它只有大约3度的转变，但它具有将热带太平洋下的地幔移到南方的作用，同时它正在改变格陵兰岛以及欧洲和北美的部分地区。这可能引发了我们所谓的冰河时代。“

地球仍然处于大约320万年前开始的冰河时代。地球的两极在整个时代都被冰覆盖，厚厚的冰层周期性地生长并从极地中退去，发生的次数超过100次。在这些冰川周期中，冰一直向南延伸到纽约和黄石国家公园。今天的地球处于间冰期，冰已经向极地退去。

戈登说，真正的极地漂移不仅仅是地球磁极位置的变化。当行星旋转时，它的铁芯产生的磁场在旋转轴附近具有“北”和“南”极。这个场的极性每百万年翻转几次，这些极性的变化记录在世界各地岩石的磁性特征中。古地磁记录经常被用来研究构造板块穿越地球表面的运动，它包含许多“明显极地漂移”的实例，它跟踪旋转轴的运动，包括板块运动和真正极化漂移的影响。戈登说。

他说地球的地幔不断变化，因为新材料不断地从构造板块进出。通过俯冲对板块的吸收和再循环提供了可能导致真正的极地漂移的高粘性地幔异常的可能解释。

“在课堂上，我经常用铅钓鱼钳和钳子证明这一点，”戈登说。“用钳子很容易使导线变形，并且它不易碎。当它失效时它不会裂开或飞散。这对于地幔流动来说是一个非常好的类比，因为这是硅酸盐岩在强热和高压下变形的方式。”

他和伍德沃思正在与同事们合作，扩展他们的分析，从1200万年前到现在，再过去比新发表的研究中的4800万年开始日期更进一步。

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