超大陆旋回中核幔边界热流模式的演变

地球磁场由外核中的发电机产生，对保护我们的星球免受有害辐射至关重要。尽管核幔边界热流作为发电机驱动因素的重要性已确立，但关于热流非均匀性如何影响磁场仍存在未解之谜。在此，我们利用地球动力学建模软件 ASPECT 中的可压缩全球三维地幔对流模型，探究地球核幔边界热流的分布及其随时间的变化。我们讨论了将一致边界通量法用作在有限元模拟中更精确计算边界热流的工具，以及将计算得到的热流模式作为地球发电机模拟中边界条件的工作流程。我们的模型使用了过去 10 亿年以来的板块重建——涵盖完整的超大陆旋回——以确定俯冲板块的位置和下沉速度。结果显示，地幔上涌和下沉如何在核幔边界产生局部热流异常，这些异常在地球历史中可能剧烈变化，并取决于最下层地幔的性质与演化以及地表俯冲带构型。核幔边界处热与冷结构的分布在整个超大陆旋回中于位置、形状和数量上均发生变化，表明这些结构发生波动，且在地球过去可能截然不同。我们的结果对理解地球热演化及其磁场在地质时间尺度上的稳定性具有启示意义。它们为地幔对磁场的潜在影响提供了见解，并为进一步探索内核成核和最下层地幔过去状态等问题铺平了道路。