地幔底部超低速帶的超能力—超低熱傳導
地球科學家利用地震層析成像觀測到在地表下約2900公里的地核-地幔邊界有許多特殊的異質構造。其中有僅約一百公里寬、幾十公里高、像是衣服上小補丁般的小尺度構造，特別的是相較於周邊地幔，他們具有超低的地震波速與超高的密度，被稱為「超低速帶」。然而，這些超低速帶會如何影響地幔底部以及地核的熱化學演化，甚至是地球磁場方向等關鍵議題，尚待釐清。最近本所謝文斌研究員所主導的國際合作團隊結合超快光學與高溫高壓鑽石砧技術精準量測超低速帶的可能組成物質—富含鐵之鐵方鎂石magnesiowüstite—之熱傳導率，首次證實其熱導率呈現極低的數值。進一步透過數據模擬，研究團隊發現超低速帶的低速、高溫、高密度特徵必然使其成為一片片鋪在地幔底部的絕熱毛毯，減少地核流進地幔的熱流，大幅影響周邊區域的熱流量、熱化學構造演化、甚至是促成地核頂部局部熱分層而改變地磁發電機的能量與運作。此研究成果證明了小尺度的超低速帶對核幔邊界的動力學具有重要影響，為進一步了解此區域極為複雜的地球物理與動力學特徵帶來重要進展。
參與本研究的還包括本所戴夏飛研究員、研究助理曹懿麒以及美國密西根州立大學的Dorfman教授。此研究成果最近發表於《自然通訊》。
Hsieh, WP., Deschamps, F., Tsao, YC. et al. Spin transition in magnesiowüstite and ultralow thermal conduction in ultralow velocity zones. Nat Commun 16, 10431 (2025).
