你知道嗎?【留尼旺火山、熱點、與恐龍共舞】
#灼熱的地科冷知識 文末連結影片
歷經一天的疲勞,來看爆發中的火山,平靜一下身心靈(物理)吧。有沒有感到熱烘烘的,那是遠紅外線。
啊?火山通常不會形容是平靜的齁。沒錯,尤其是這座。Piton de la Fournaise (法語:熔爐山,直翻英文大約是 furnace peak)是位在法國的海外領土——印度洋西側的留尼旺島(Île de la Réunion),就在馬達加斯加島的正東方海上。是全世界最活躍的火山,沒有之一。
因此,假設例如文Θ的世界周報報導說「法國留尼旺島火山再度噴發」,聰明的各位可以繼續喝茶,溫暖身心,而無需感嘆:「欸欸欸噴火了,地球怎麼了?」地 球 並 沒 有 怎 麼 了,熔爐火山在近三百年以來噴發了約兩百次,這樣平均 1.5 年一次的高活躍度,是一直正常地活躍著的好孩子 XD。
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從各種角度標準來說,留尼旺都是「南半球的夏威夷」,首先火山的成因和夏威夷一模模一樣樣,都是位在「熱點」上面:地球內部洶湧的熱對流上升到地表,持續的把咱們地殼這薄薄的幾十到百餘公里的「岩石圈」燒熔出一個個洞洞,好像線香遇到透明塑膠袋。
也和夏威夷相似的是,火山中冒出的也都是高流動性的玄武岩岩漿,而形成盾狀火山,噴發形式也幾乎都是夏威夷式(熔岩流)。只有較少見的爆炸噴發,後者是當周遭的地下水足夠豐沛,被岩漿庫加熱膨脹所致——火山活動往往讓地球變成一具蒸汽機(熱機)。
有時候噴發出的熔岩,冷卻所形成的玄武岩石中間還含有肉眼可見的大顆黃綠色礦物,那些是橄欖石 olivine。橄欖石的存在驗明了岩漿的來歷與正身,因為,橄欖石這種礦物只有在深度約 400 公里的上部地函才能穩定存在。
橄欖石之所以能在地表出現,都是因為被對流「咻」的一下帶到了地表,還來不及重組。是這樣,在地表的低壓下,橄欖石熱力學不穩定,如果持續保持高溫就會重組成其他礦物了,但熔岩上升速率太快,迅速冷卻,晶體結構就凍結而保持住了。
這和鑽石其實在地球內部更深的 600~800 公里處到處都是,但很偶爾才會在地表找到是一樣的原理,如果將鑽石加到高溫,在地表的低壓力之下它會重組成熱力學更穩定的石墨結構。但金伯利岩的熔岩上升夠快夠勁才帶著鑽石安全抵達地表,沒變得黑黑。
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說到對流,值得一提的是,大家常識中地函是什麼狀態,固體還是液體呢?我們都用「對流」形容了恐怕是液體吧,對吧對吧,錯!地球內部就只有外地核是液體。地函是扎扎實實的固體喔。
科學家之所以沒去過地心就知道地心的狀態,這種事是透過觀測地震波在地球內部的行進。長話短說:地震的 S 波是「剪力波」,所謂剪力就是捏臉或是捏啤酒肚,然後扭來扭去的力,顯然是沒辦法扭動液體,故 S 波也無法在液體——例如外地核——中傳導。但由於看起來 S 波通過地函毫無障礙(除了在一些地帶會略減速),就證明了地函是固體
處在地球內部的特高溫度和壓力之下,地函的岩石這固體具有黏彈性(viscoelasticity,黏置性和彈性的和稱,例子是布丁),在非常非常長的時間之下會逐漸做著液體一樣的苟且之事 (?)。關鍵是人類時間和地質時間的尺度差太多,讓我們有點無法直觀理解「固體會對流」這種事。地老與天荒。
順帶的順帶一提,常溫之下的玻璃的流動性是......根本是零,即使過一百億年都不會流動一奈米。只有在加熱到「玻璃轉化溫度以上」才會明顯的顯出黏彈性、流動、並且可以加工塑形的喔。
地函岩石要局部的熔化,形成岩漿,只有在某些特別的狀況下: 1. 減壓熔化 (decompression melting) 例如在張裂性板塊邊緣往兩邊拉的地方熔點降低形成新的枕狀熔岩,新的海床。 2. 混入雜質的助熔劑融化 (flux melting),當海洋性板塊隱沒時輸送大量的水到岩石圈深處,水分子混進高溫的岩石中,降低了岩石的熔點,水也降低了密度,因此這些熔岩才會上浮到地表,捅穿岩石,形成海溝後方常見的火山島弧。
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回來講主角留尼旺的火山
* 快速查了為什麼這個島取名做「會合島」(reunion)這麼奇的名字,結果是和法國大革命中某次會師有關。更搞笑的是隨著隨後的政治起伏,該島又曾經被改名為「波旁島」←法王室,和「波拿巴島」←另一個法王室,後再改回。
關於留尼旺熱點......是熱點 hotspot,不是火鍋 hotpot 千萬別弄錯啦~~誰會弄錯啦 (/‵Д′)/~ ╧╧
有另一個【必講不可】,錯過要等到下次大滅絕的梗:
它已經持續活躍了約六千五百萬年了。而每個科宅看到六千五百萬這數字就該心生「該不會和恐龍有關」的聯想。
還真的有關......搞不好有關,或許有關。是這樣,在大約六千六百萬年前的白堊紀的最末期,留尼旺熱點的旺盛活動,噴出海量的「洪流玄武岩」(flood basalt),形成了今天的南印度德干高原的廣大火成岩地帶:德干暗色岩(Deccan traps)。
暫停 ⏸,只要稍微有一點點現代地理常識的同學,就一定會妙麗舉手說「抗議,印度是印度,留尼旺是留尼旺,之間相隔了一個印度洋,熔岩是會飛嗎?」
啊啦~這就是整件事最奇特的地方惹,熔岩不會飛,會飛的,是印度! (???!!!) #抗議無效
中生代末期,本屬於岡瓦那大陸之一部的印度,原本是貼在非洲的東方,但「印澳板塊」不久開始一同加速往東北跑,印度在 *路過*「留尼旺熱點」的上方的「那一瞬間」(就地質時間來說)忽然就被穿了孔,還噴了滿身玄武岩。>////<
印度不以為忤,再帶著整塊玄武岩繼續跑,逐漸封閉了原忒提斯洋的東半部。最後也不減速地一頭撞上了亞洲,形成峰峰相連到天邊的喜馬拉雅山脈。其實說起來,超大陸「岡瓦那」的名稱正是取自印度的一個地名,就不意外非洲印度地質上本是一家了。然後因為韋格納,所以非洲南美洲也本一家。最後南極洲也本與岡瓦那做伙,發現恐龍化石也不意外。
長話短說,熱點源自於地球內部「熱柱」←不是炎柱大哥,是熱柱上升的熱點,相對上不會亂動,但地球表面的板塊卻會相對滑動,往往產生一整條長弧線的火山遺跡,就是被熔出的那一排洞洞。相同的故事在黃石熱點和夏威夷熱點等地都曾發生過、正發生中,那一條火山的遺跡甚至可以用來推知板塊在古代曾經移動的方向。再度點出了留尼旺和夏威夷真是有像。
所以法國版柯南要改到留尼旺島習得各種方便技能了(x)。
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回到德干暗色岩,每當地球歷史上發生大面積洪流玄武岩(長期大面積活躍的一種火山活動型態)肆虐現世,常會伴隨生態圈的災難性事件,主要是大量排放的火山氣體,足以暖化氣候,改變敏感的生態平衡,給生物圈添亂。#那不就是人類正在做的事
所以其實白堊紀末,恐龍滅絕的原因現在學界仍然有一派提倡著:「笨蛋們,別只看隕石啊,德干暗色岩的火山(留尼旺熱點所射)也很威。殺恐龍之大業,它必定有份!」
而且得利於越來越精確的同位素定年法,火山滅絕派的地質證據也相當充足。例如顯示火山活動大大的早於隕石。看來恐龍的滅絕原因的全貌並不單純。這場「論戰」不能簡單一槌定音~~嗎?
あの.....如果說,火山滅絕派、隕石滅絕派,兩派都說對了豈不妙哉?
這個故事最奇妙最奇妙的一點在於看全局。
有點像韋格納當年盯著地球儀得到靈感。不過這次要看的是中生代末的古地球地圖 ﹝推薦 youtu.be/bzvOMee9D1o?t=327 5:27 秒處﹞,就會觀察到一個奇想天外的,未免也太巧的巧合:
當奇克蘇魯隕石 (Chicxulub asteroid) 砸下來,砸到今天墨西哥猶加敦半島的頂端——依照慣例這邊插入一張北美洲的某暴龍抬頭看了最後一眼的插圖——的同一時間,留尼旺熱點就位在......在隕石坑幾乎準確隔著地心相對的正對面,也就是對蹠點 (antipode) 上面啊。
兩者之間難道有奇妙的關聯?#是緣分是注定好漢剖腹來參見
* 各位若有印象,這個「巨大隕石坑的正對面有火山」的巧合其實在火星上也可以找到好幾處(參看:火星地理學的導讀 www.facebook.com/Nerdxplain/posts/723862905104484)。
考慮隕石以強烈地震波形式釋放的能量,會以各種路徑,穿過地球內部。強烈的震波會團團繞地球、裡裡外外跑好幾趟才平息。而由於球體對稱性,顯然波動在隔著地心的正對面(對蹠點)會有匯聚,好幾次,搖了又搖。
再想如果那兒有一鍋岩漿庫,這樣搖來搖去是否就會像汽水般炸開呢?岩漿和汽水其實蠻像的,溶解了一堆氣體,其氣壓大小是產生火山活動的重要因素。
但可惜——可惜呀,科宅搖搖頭說道——這個絕妙故事,目前還只是理論階段而已。「地震會誘發火山活動說」之中,有許多未確立的環節(推薦國家地理雜誌〈地震會引起火山爆發嗎?科學家為此吵翻天〉一文)不容忽略。
因此「隕石陰錯陽差,引起地球正對面的留尼旺/德干大規模火山爆發,產生的多重打擊,讓鳥類以外的恐龍全滅絕了」→ 雖然聽起來很酷,但請各位暫且不要這樣教小孩。但說來,地球無論物理化學還是生物真的都是一個整體呢。
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截圖出處為
Julien Pedragosa 12月12日上午5:14 · 片長 7:16
Piton de la Fournaise - Éruption du 7 décembre 2020
www.facebook.com/watch/?v=143579863908905
海洋板塊大陸板塊密度 在 文茜的世界周報 Sisy's World News Facebook 的最讚貼文
《麻省理工科技評論》
* 【未來「智能植物」可檢測家中致命霉菌以及氡等有害物質】
據ScienceMag:未來經基因工程改造過的室內植物,可以檢測家中致命霉菌以及氡等有害物質,並能夠提醒主人這些有害物質的存在。
這種「智能植物」會與有害物質發生反應,反應後會使葉片呈現出不同的顏色,通過顏色變化,主人便可以知道家中存在著什麼有害的物質,然後做出相應的措施。
這項技術可能很快就會進入家庭,目前植物顏色變化還不能直接被肉眼觀測到,用濾光鏡或者紫外線照射才能發現。
* 【研究發現撒哈拉的沙塵和礦物質漂浮到美國,並阻止了強風暴的形成】
據Phys Org:刊登於《Journal of Climate》上的最新研究顯示,撒哈拉沙漠的沙塵和礦物顆粒被氣流推動,漂浮到了大西洋上空和墨西哥灣附近,它們雖然會導致德克薩斯州等美國南部地區出現沙塵暴,但是卻能減少和阻止大型風暴的形成。
研究結果顯示,沙塵可能會減少墨西哥灣地區颶風的發生。研究人員分析了最新的NASA衛星圖和計算機模型,發現這些空氣中的沙塵不僅會抑制雲層的形成,還會「反射和吸收太陽光,減少地球表面吸收的陽光」。這樣一來「海面溫度和地表溫度都會下降」,而風暴從較冷表面獲得的能量較少,因此不會變得很強。(圖片來源:CC0 Public Domain)
* 【全新世被更精細地劃分:我們生活在Meghalayan地質時期】
據ScienceNews,國際地質科學聯合會將全新世劃分為三個時期,我們生活在一個名為Meghalayan的地質時期。
全新世始於11700年前,它結束了冰河時代,是最年輕的地質時代。被劃分的三個時期,首先是變暖期,被稱為Greenlandian。隨後到來的是Northgrippian,地球被寒冷侵襲,這個時期大約從8300年前開始,持續了將近4000年。最後的Meghalayan時期,始於4200年前,地球進入乾旱時期。(圖片來源:ScienceNews)
* 【世界上最快的人造轉子可以幫助研究量子力學】
來自Phys.Org的消息,來自普度大學的Li Tongcang團隊發明瞭目前世界上最快的人造轉子。
這種轉子的最大旋轉速度可以達到每分鐘600億轉,是高速牙鑽轉速的10萬倍。Li的團隊利用二氧化硅合成了啞鈴狀的微小轉子,並在真空環境下利用激光使其處於懸浮狀態。當激光以直線發射,轉子會產生振動;當激光以螺旋狀發射/ 間歇性發射,轉子會產生旋轉。
旋轉的轉子和震動狀態的微粒(作用類似於扭秤,即利用扭力測量微力的一種儀器)可以被用來幫助測試地球的重力常數和密度。Li則希望借助這一創新可以取得更多成果,包括測量真空摩擦和真空屬性,進而為量子力學及當代物理學做出貢獻。
* 【美新一波懲罰性關稅清單打到自家人?Apple Watch、FitBit 等商品可能會受到影響】
根據美國政府在關稅問題上的裁決結果顯示,最近一輪美國對中國 2000 億美元商品的關稅,可能會影響到 Apple Watch、Fitbit 運動手環、流媒體音樂播放器以及其他在中國組裝的配件。
關稅清單上涉及蘋果公司的智能手錶,幾款 Fitbit 公司的運動手環和 Sonos 公司的無線音箱。雖然佔比最大的消費科技產品,如手機和筆記本電腦,目前還幾乎沒有面臨進口關稅的影響,但裁決表明,配件製造商不太可能完全免除關稅,這些配件製造商可能不得不考慮上調這些產品的價格。
美國關稅規定了哪些產品要列入哪一種徵稅項目,這些設備都是由美國海關與邊境保護局決定的。在特朗普總統本月早些時候公佈的最新一輪擬議關稅中,有超過 6000 多項產品需要徵收關稅。
這一價值 2000 億美元的關稅清單正處於公眾討論期。如果該清單在今年秋天生效,屆時,蘋果、Fitbit 和 Sonos 的產品將面臨 10% 的關稅。
* 【地球上就有超過一兆噸鑽石,只不過被埋在地表深處】
據麻省理工學院一項最新研究,地球內部有超過一兆噸鑽石。但這些鑽石目前似乎並不能用於開採,科學家估計這些礦石被埋在距地表 100 英里(約 161 千米)以下,目前最深的礦井也沒打到這個深度。
這一超深的位置可能已達到克拉通根,克拉通根是岩石最老最不活躍的部分,位於大陸板塊的最中心。克拉通形狀類似一個倒山,最深處可達 200 英里穿過地殼進入地幔。地質學家將最深的部分稱為克拉通根。
在這項最新的研究中,科學家估計克拉通根中含有 1%-2% 的鑽石。考慮到克拉通根在地球的總體積,研究團隊指出,這些古老的岩石中可能儲有一萬億噸鑽石,這些鑽石散布在地表 90-150 英里下。
「這一結果顯示,鑽石可能並不是什麼稀有的礦物,而是在地質尺度上相對來講常見的物質。」麻省理工學院地球、大氣和行星科學系科學家 Ulrich Faul 說,「雖然我們無法開採它們,但是這遠比我們之前以為的鑽石儲量要大。」
* 【哈佛的機械手臂可以抓住柔軟的水母,而不會傷害它們】
據engadget報道,哈佛大學Wyss研究所的研究人員發明瞭一種機械手臂,可以在不傷害水母和章魚的前提下,抓住它們,幫助人們更安全地研究這些柔軟的海洋生物。
該手臂被稱為RAD Sampler,由多個花瓣狀的手指構成,通過一個電機來驅動。它可以迅速地在動物周圍形成一個球體,在不碰觸動物的情況下將其包裹起來。
迄今為止,該手臂已經進行了實地測試,成功地在700米水下捕捉和釋放了水母等海洋動物。在未來,生物學家還可以在機器上安裝相機和傳感器等設備,以收集更多被捕捉動物的數據。(圖片來源:哈佛Wyss研究所)
* 【對於阿茲海默病有突破效果的藥物或在未來5年上市】
據CNBC,囊括了全球頂尖失智症專家的Researchers Against Alzheimer’s (RA2) 小組於7月22日發佈的一項報告稱,現在用於治療阿茲海默症的藥物里,通過臨床第二階段和第三階段測試的藥物數量相當可觀,使得他們相信具有突破性效果的成分或許就在這些藥物當中。
報告中指出現在約有100種藥物進入了研發的最終階段,進入臨床第二階段的藥物從去年的58種上升到現在的68種, RA2小組預測其中8種會在未來5年內面市。而位於第三階段的藥物中有25種被認為會於五年內面市,該數字比去年的預測減少了7%。但專家表示,該數字只是略微減小,反而可以證明現階段的測試中沒有出現大量失敗,是積極的表現。(圖片來源:Cleveland Clinic Center for Medical Art and Photography)
* 【歐洲飛行背包公司神秘技術展示,大秀掠水飛行】 http://t.cn/Rg3Sbfo
* 【新的研究表明脂肪攝入是人發胖的唯一原因】
根據一項來自阿伯丁大學和中國科學院的研究,脂肪攝入是發胖的唯一原因。研究的結果於7月12日發表在細胞代謝雜誌上。
研究人員用不同配比量的脂肪,蛋白質,和碳水化合物組成的近30種食物來餵養老鼠三個月(相當於人類的九年)。對其進行總共超過100,000次測量並記錄其體重變化,同時使用微型MRI機測量它們的體脂。最終得出結論: 「使老鼠變胖的唯一原因就是他們的飲食中攝入了更多的脂肪。」
由於人類攝入食物組成複雜,攝入食物的時間又不可控,想對人類進行研究很困難,要確定哪些是導致發胖的最重要的因素,利用在生理和新陳代謝方面和人類有很多相似之處的老鼠來進行實驗,或許可以幫助指出正確的方向。
* 【人類正在改變全球季節性氣候循環,氣候變暖不可否認】
據Nature報道,近40年來的衛星數據顯示,大氣層的季節性氣候循環發生了巨大的改變,而人類活動是其主要誘因。
加州的氣象學家們先用電腦模型模擬了過去幾千年的氣候規律,並將其分為兩組,按有無溫室氣體排放作為劃分依據。接下來,他們將1970年至今採集到的數據和模型比對。分析顯示,自然現象無法解釋某些氣候趨勢的改變,比如說,確實是大量的溫室氣體導致氣候變暖。受影響最大的是北半球,其夏冬兩季的溫差升高了0.4˚C。
研究者們希望,這項發現能警醒更多對氣候變暖不以為然的政府官員。