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未解決的地球科學問題

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這個列表提供了在地球科學中值得注意的未解決的問題的參考。

早期的地球和太陽系

  • 地球是否曾經與另一顆行星忒伊亞相撞，誕生了地球的衛星月球？[1]有令人信服的證據，例如對過去地球自轉和月球月份持續時間較短的測量，表明在太陽系的早期階段，月球離地球更近。[2]
  • 地球的長期熱平衡是什麼？自從它由霰石堆積形成以來，其內部溫度是如何衰減的？放射性元素在內部有多豐富？一個「年輕太陽黯淡佯謬」是否曾經溫暖過一個「雪球地球」？[3][4]

地形和環境

  • 現在廣泛提供的地形數據能否用來推導出過去的構造和氣候條件（在幾百萬年的範圍內）？
  • 我們對侵蝕和運輸過程有足夠的了解嗎？
  • 氣象和構造事件的隨機性是否反映在景觀中？生命對塑造地球表面有多大貢獻？
  • 滲透或向源侵蝕等經典地貌學概念能否定量理解？ 阿巴拉契亞山脈或烏拉爾山脈等古老山脈似乎在 >108 年內保持地勢，而自新近紀以來，南極洲下的冰下河谷在千米厚的移動冰層下得以保存。 是什麼控制了地形衰減的時間尺度？[5]
  • 是什麼支配地球表面演變的侵蝕和運輸規律？[6]河流運送的沉積物顆粒既是侵蝕的工具，也是保護基岩的盾牌。沉積物的這種雙重作用對環境的演變有多重要？[7][8]
  • 海洋對化學污染的復原力如何？
  • 是什麼控制了風暴軌跡的時態變化？[9]
  • 導致赤道氣候振盪的機制仍在緊張研究中。赤道太平洋溫度的厄爾尼諾南方濤動（ENSO）很難提前幾個月預測。赤道平流層風的准雙年度振盪（QBO）在一定程度上是有規律的，約為28個月，但其原因一直有很大的爭議。這些是隨機的、混亂的還是決定性的強制行為？
  • 什麼是天震？
  • 導致什麼原因引發赫斯達倫之光？[10]

地殼、地幔和地核的結構

  • 「空間問題」：花崗岩岩漿室是如何在地殼中安置的？[11]可能引起超級火山的岩漿系統的結構和位置是什麼？岩漿室的粘性和密度以及岩漿遷移的細節是什麼？[12]
  • 什麼是地幔的非均勻性和流變學細節？什麼是660公里不連續的結構及其與Polar drift（英語：极地漂移）的正確模型的關係？[13]
  • 與地震不連續相關的化學異質性的確切性質是什麼？[14]，
  • 地球外核中的輕質合金元素是什麼，它們又是如何分布的？[15][16]核心的異質性及其動力學意義是什麼？[16]
  • 內部地幔結構是否為地軸的錢德勒擺動提供了共振，還是其他外部機制？沒有可用的運動似乎是擺動周期為433天的一致驅動因素。

參考文獻

  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 可免費查閱. 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]. （原始內容存檔於2014年10月13日）. 
  3. ^ Wired: Was the Earth a migratory planet?. [2022-12-13]. （原始內容存檔於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 可免費查閱. 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. （原始內容存檔於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. （原始內容存檔 (PDF)於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. （原始內容存檔 (PDF)於2015-09-24）. （現場示例）
  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. （原始內容存檔 (PDF)於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 可免費查閱. 
  11. ^ Björkgren, Maria. The Formation of Granite Magma Chambers in the Mourne Mountains, Northern Ireland. 2017 [2022-12-13]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔 (PDF)於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. （原始內容存檔 (PDF)於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 可免費查閱. 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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