楚天都市报3月12日讯(记者贺俊 通讯员杨婷婷 实习生周聪)人物名片:倪四道,中国科学院测量与地球物理研究所副所长,大地测量与地球动力学国家重点实验室主任,中国地球物理学会常务理事、副秘书长,教育部长江学者特聘教授。曾主持973项目、国家杰出青年科学基金。主要从事计算地震学、全球地震学、深部地震物理等方面的研究。
“现在地球的状态基本是稳定的,大家不用担心。”3月11日,听楚天都市报记者提起最近大热的电影《流浪地球》,倪四道笑了起来。与地球打交道30年来,他不断搜集地震等来自地球内部的信号,对脚下那个看不见的世界日渐了解。近日,倪四道研究团队与中国科学技术大学及国际同行开展合作,首次揭示了地幔410及660千米间断面的小尺度起伏特征,为地幔对流模式研究提供关键证据。
历时六年搜集全球深震波形
“我们的工作就是测量地球。”最新发表在国际学术期刊《科学》上的成果,是关于地幔的,倪四道一见面,就在白板上画起地球的简易构造图。
板块构造学解释了地球岩石圈的形成,而为板块运动提供动力的是地幔的对流运动。长期以来,科学家们对地幔对流模式的研究一直存在巨大争议:有的认为地幔是一个整体,物质在其中全面流动;有的认为地幔分为上下两层,两层的物质互相对流;还有的认为地幔是混合对流,有的区域分层对流,有的区域整体对流。
“科学界对水平方向上100千米以上尺度的地幔间断面起伏成因,已有系统认识,但10千米的小尺度起伏特征还很不清楚。”倪四道介绍,地震波中的P波可以走到地幔,他的团队在2012年就发现,当界面特别不平的时候,地震波传播可能存在不对称路径,这有利于探测小尺度的起伏特征。为此,他们搜集了全球密集台阵记录到的深震波形。
“要挑选的能量大的深震”,在对包括玻利维亚大地震在内的13个地震的230多条地震波,进行系统的对比分析后,倪四道发现,研究结果支持了地幔混合对流模式。“地球没想象中简单,地幔有的地方是分层流动的,有的地方上下分层不是完全隔绝,有物质对流的现象。”国际著名学者Christine Houser评论:“该项研究成果可以帮助回答地球演化的根本性问题。”
基础研究的坚守与乐趣
“这项成果尚难以立刻应用于人们的生活,是非常基础的研究,但有利于各学科开展深入研究。”倪四道说,将来若开展地球动力学、地震学、地球化学等多学科交叉合作,有助于定量研究上下地幔物质交换的效率,进一步深化对地球动力学的理解。
长期做基础研究,会不会很辛苦?倪四道坦言,科学探秘的道路充满了未知与挑战,每一点进步都是惊喜。
倪四道与地震波的缘分能追溯到6岁。1976年唐山大地震时,他随父母在防震棚中住了很长时间。在中科大求学时,他作为教学改革试点班的学生,与少年班同学一起学习,是60多个同学中唯一攻读“地球物理”专业的学生。在加州理工学院地质与行星科学系获得博士学位以后,他继续在该校的地震实验室从事科研工作。2004年回国至今,从中科大到中科院测量与地球物理研究所工作,他参与创建与运行的“大地测量与地球动力学国家重点实验室”,已成为我国地震减灾科学研究的重要平台。
倪四道不仅与地震波赛跑,也在基础研究中找到乐趣。“这项关于地幔的研究,将来对矿产资源的形成、地震灾害的机理等研究有一定的参考意义。”这几年,他的团队多次到到新疆等西部人烟稀少的地方架设地震台,现场考察断层和地质情况。“地球就是我们最大的天然试验场。”