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未解决的地球科学问题

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这个列表提供了在地球科学中值得注意的未解决的问题的参考。

早期的地球和太阳系

  • 地球是否曾经与另一颗行星忒伊亚相撞，诞生了地球的卫星月球？[1]有令人信服的证据，例如对过去地球自转和月球月份持续时间较短的测量，表明在太阳系的早期阶段，月球离地球更近。[2]
  • 地球的长期热平衡是什么？自从它由霰石堆积形成以来，其内部温度是如何衰减的？放射性元素在内部有多丰富？一个“年轻太阳黯淡佯谬”是否曾经温暖过一个“雪球地球”？[3][4]

地形和环境

  • 现在广泛提供的地形数据能否用来推导出过去的构造和气候条件（在几百万年的范围内）？
  • 我们对侵蚀和运输过程有足够的了解吗？
  • 气象和构造事件的随机性是否反映在景观中？生命对塑造地球表面有多大贡献？
  • 渗透或向源侵蚀等经典地貌学概念能否定量理解？ 阿巴拉契亚山脉或乌拉尔山脉等古老山脉似乎在 >108 年内保持地势，而自新近纪以来，南极洲下的冰下河谷在千米厚的移动冰层下得以保存。 是什么控制了地形衰减的时间尺度？[5]
  • 是什么支配地球表面演变的侵蚀和运输规律？[6]河流运送的沉积物颗粒既是侵蚀的工具，也是保护基岩的盾牌。沉积物的这种双重作用对环境的演变有多重要？[7][8]
  • 海洋对化学污染的复原力如何？
  • 是什么控制了风暴轨迹的时态变化？[9]
  • 导致赤道气候振荡的机制仍在紧张研究中。赤道太平洋温度的厄尔尼诺南方涛动（ENSO）很难提前几个月预测。赤道平流层风的准双年度振荡（QBO）在一定程度上是有规律的，约为28个月，但其原因一直有很大的争议。这些是随机的、混乱的还是决定性的强制行为？
  • 什么是天震？
  • 导致什么原因引发赫斯达伦之光？[10]

地壳、地幔和地核的结构

  • “空间问题”：花岗岩岩浆室是如何在地壳中安置的？[11]可能引起超级火山的岩浆系统的结构和位置是什么？岩浆室的粘性和密度以及岩浆迁移的细节是什么？[12]
  • 什么是地幔的非均匀性和流变学细节？什么是660公里不连续的结构及其与Polar drift（英语：极地漂移）的正确模型的关系？[13]
  • 与地震不连续相关的化学异质性的确切性质是什么？[14]，
  • 地球外核中的轻质合金元素是什么，它们又是如何分布的？[15][16]核心的异质性及其动力学意义是什么？[16]
  • 内部地幔结构是否为地轴的钱德勒摆动提供了共振，还是其他外部机制？没有可用的运动似乎是摆动周期为433天的一致驱动因素。

参考文献

  1. ^ Canup, R. M. Forming a Moon with an Earth-like Composition via a Giant Impact. Science. 17 October 2012, 338 (6110): 1052–1055. Bibcode:2012Sci...338.1052C. PMC 6476314  . PMID 23076098. doi:10.1126/science.1226073. 
  2. ^ George, Williams. Upper Proterozoic Tidal Rhythmites, South Australia: Sedimentary Features, Deposition, and Implications for the Earth's Paleorotation. Clastic Tidal Sedimentology. 1991: 161–177 [2015年3月3日]. （原始内容存档于2014年10月13日）. 
  3. ^ Wired: Was the Earth a migratory planet?. [2022-12-13]. （原始内容存档于2016-01-31）. 
  4. ^ Marty, B.; Zimmermann, L.; Pujol, M.; Burgess, R.; Philippot, P. Nitrogen Isotopic Composition and Density of the Archean Atmosphere. Science. 19 September 2013, 342 (6154): 101–104. Bibcode:2013Sci...342..101M. PMID 24051244. S2CID 206550098. arXiv:1405.6337  . doi:10.1126/science.1240971. 
  5. ^ Egholm, David L.; Knudsen, Mads F.; Sandiford, Mike. Lifespan of mountain ranges scaled by feedbacks between landsliding and erosion by rivers. Nature. 26 June 2013, 498 (7455): 475–478. Bibcode:2013Natur.498..475E. PMID 23803847. S2CID 4304803. doi:10.1038/nature12218. 
  6. ^ Willenbring, Jane K.; Codilean, Alexandru T.; McElroy, Brandon. Earth is (mostly) flat: Apportionment of the flux of continental sediment over millennial time scales. Geology. 2013, 41 (3): 343–346 [2022-12-13]. Bibcode:2013Geo....41..343W. doi:10.1130/G33918.1. （原始内容存档于2022-12-13）. 
  7. ^ Sklar, Leonard S.; Dietrich, William E. Sediment and rock strength controls on river incision into bedrock (PDF). Geology. 2001, 29 (12): 1087 [3 March 2015]. Bibcode:2001Geo....29.1087S. doi:10.1130/0091-7613(2001)029<1087:SARSCO>2.0.CO;2. （原始内容存档 (PDF)于2022-08-14）. （效果描述和工具）
  8. ^ Cowie, Patience A.; Whittaker, Alexander C.; Attal, Mikaël; Roberts, Gerald; Tucker, Greg E.; Ganas, Athanassios. New constraints on sediment-flux–dependent river incision: Implications for extracting tectonic signals from river profiles (PDF). Geology. 2008, 36 (7): 535 [3 March 2015]. Bibcode:2008Geo....36..535C. doi:10.1130/G24681A.1. （原始内容存档 (PDF)于2015-09-24）. （现场示例）
  9. ^ Bony, Sandrine; Stevens, Bjorn; Frierson, Dargan MW; Jakob, Christian; Kageyama, Masa; Pincus, Robert; et al. Clouds, circulation and climate sensitivity (PDF). Nature Geoscience. 2015, 8 (4): 261–268 [2022-12-13]. Bibcode:2015NatGe...8..261B. doi:10.1038/ngeo2398. （原始内容存档 (PDF)于2022-12-13）. 
  10. ^ Caron, Etienne; Faridi, Pouya. To Investigate or Not to Investigate? Researchers' Views on Unexplored Atmospheric Light Phenomena. Frontiers in Earth Science. 2016, 4: 17. Bibcode:2016FrEaS...4...17C. ISSN 2296-6463. doi:10.3389/feart.2016.00017  . 
  11. ^ Björkgren, Maria. The Formation of Granite Magma Chambers in the Mourne Mountains, Northern Ireland. 2017 [2022-12-13]. （原始内容存档于2022-12-13）. 
  12. ^ Kaus, B. J. P.; Reuber, G. S.; Popov, A.; Baumann, T. Understanding the Yellowstone magmatic system using 3D geodynamic inverse models (PDF). In: Geophysical Research Abstracts 20. 2018 [2022-12-13]. （原始内容存档 (PDF)于2022-08-14）. 
  13. ^ Lowrie, William. Fundamentals of geophysics 2nd. Cambridge University Press. 2007: 117. ISBN 9781139465953. 
  14. ^ Hirose, Kei; Karato, Shun‐ichiro; Cormier, Vernon F.; Brodholt, John P.; Yuen, David A. Unsolved problems in the lowermost mantle (PDF). Geophysical Research Letters. 2006, 33 (12): L12S01 [2022-12-13]. Bibcode:2006GeoRL..3312S01H. S2CID 16779962. doi:10.1029/2006GL025691. （原始内容存档 (PDF)于2017-08-14）. 
  15. ^ Zhang, Y.; Sekine, T.; He, H.; Yu, Y.; Liu, F.; Zhang, M. Experimental constraints on light elements in the Earth's outer core. Scientific Reports. 2016, 6: 22473. Bibcode:2016NatSR...622473Z. PMC 4773879  . PMID 26932596. doi:10.1038/srep22473. 
  16. ^ 16.0 16.1 Olson, P. A Mission to Earth's Center. American Geophysical Union, Fall General Assembly 2016, Abstract Id. DI23C-08. December 2016, 2016: DI23C–08. Bibcode:2016AGUFMDI23C..08O. 
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