很多人都知道，地球有三（或四）層，它們是地殼、地幔和地核，而地核又可以細分為内核和外核。雖然這種認知并沒有錯，但它卻遺漏了科學家們在地球内部發現的其它幾層。

美國普林斯頓大學的地球物理學家們，通過采集玻利維亞的一個巨大地震的數據，發現了位于地表660公裡下面的山脈和其它地形結構，它們将地幔分割成上地幔和下地幔兩部分。由于目前還沒有對這一新發現的地質層進行正式命名，研究人員将之簡單地稱為“660公裡的邊界”。

為了深入研究地球的構造，科學家們使用了地球上最強大的波，這些波由大地震産生。研究人員稱，他們想要一場大而深的地震讓整個地球震動。這是因為，大地震比小地震的威力要大得多，裡氏震級每上升一步，能量就會增加30倍，而深地震不會将能量消耗在地殼中，而是能讓整個地幔動起來。研究人員表示，他們最好的數據來自7.0級或更高級别的地震，因為它們向各個方向發出的沖擊波可以穿過地核到達地球的另一端，然後再返回。在這項研究中，關鍵數據來自1994年玻利維亞發生8.2級地震（有記錄以來的第二大深源地震）後的海浪。

地震學家和數據科學家使用強大的計算機，包括普林斯頓大學的Tiger超級計算機集群，來模拟地球深處複雜的散射波行為。這項技術依賴于波的一個基本特性：它們的彎曲和反彈能力。就像光波通過棱鏡時能從鏡子上反射或彎曲（折射）一樣，地震波直接穿過均質岩石，但遇到任何邊界或粗糙度時就會反射或折射。

我們知道，幾乎所有的物體都有表面粗糙度，因此會散射光線，科學家們通過研究散射波來分析有關表面粗糙度的信息。在這項研究中，科研人員研究了在地球内部傳播的散射地震波，發現了“地球660公裡的邊界”。研究人員驚訝地發現，這個邊界非常粗糙，甚至比我們生活的表層還要粗糙。用他們的話來說，就是在660公裡的邊界線上，有着比落基山脈或阿巴拉契亞山脈更強的地形。這個邊界的粗糙度也不是均勻分布的，地球的深層和我們在地表觀察到的一樣複雜，正如地殼表面有平滑的海底和巨大的山脈，“660公裡的邊界”也有粗糙的區域和平滑的斑塊。

那麼，這項新的發現意味着什麼呢？“660公裡的邊界線”對于理解我們的星球是如何形成并繼續運轉有着重要的意義。這一層将占地球體積84%的地幔分為上下兩部分。多年來，地球科學家一直在争論這個界限到底有多重要。他們研究熱量是如何在地幔中傳播的，那麼熱岩石是如何從地核-地幔邊界（大約2000英裡以下）順利地向上移動到地幔頂部的，還是這種轉移在這一層中斷了呢。一些地球化學和礦物學證據表明，上地幔和下地幔在化學上是不同的，這支持了這兩個部分在熱和物理上不混合的觀點。另一些觀測結果表明，上地幔和下地幔之間沒有化學差異，這導緻一些人提出所謂的“混合良好的地幔”，即上地幔和下地幔參與相同的傳熱循環。

但是，這一新的發現為這個問題提供了深入的見解。研究人員的數據表明，這兩種觀點可能都有一部分是對的。“660公裡的邊界線”較平坦的區域可能是由于更徹底的垂直混合，而較粗糙的山區可能是由于上地幔和下地幔不混合而形成的。此外，研究還發現，存在于大尺度、中尺度和小尺度上的粗糙度，理論上可能是由熱異常或化學異質性引起的。基于熱量在地幔内部的傳輸方式，任何小規模的熱異常都會在100萬年之内被消除，這隻留下化學差異來解釋他們發現的小尺度粗糙度。

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