研究团队发现地球地幔层有两个大气泡无法解释

地球就像洋葱一样分层，它有一层薄薄的外壳、一个厚厚的粘性地幔、一个流体的外核及一个固体内核。在地幔中，有两个巨大的圆球状结构，大致位于地球的两侧。这些圆球更正式地被称为大型低剪切波速度块体(LLSVPs)，每个都有一个大陆那么大高度是珠穆朗玛峰的100倍。一个在非洲大陆下面，而另一个在太平洋下面。

通过测量地震波的仪器，科学家们知道这两个水泡具有复杂的形状和结构，但尽管它们具有突出的特征，人们对这些水泡存在的原因或导致其奇怪形状的原因却知之甚少。

亚利桑那州立大学地球和空间探索学院的科学家Qian Yuan和Mingming Li利用地球动力学模型和对已发表的地震研究的分析着手进一步了解这两个水泡。通过他们的研究，他们能够确定水泡达到的最大高度以及水泡的体积和密度--及周围地幔中的粘性如何控制其高度。他们的研究最近发表在《Nature Geoscience》上。

他们的地震分析结果导致了一个令人惊讶的发现，非洲大陆下的圆球比太平洋下的圆球高约621英里（1000公里）。根据Yuan和Li的说法，对两者之间巨大的高度差异的最佳解释是，非洲大陆下的圆球比太平洋下的圆球密度小（因此稳定性差）。

为了进行研究，Yuan和Li设计并运行了数百个地幔对流模型模拟。他们详尽地测试了可能影响水泡高度的关键因素的影响，其中包括水泡的体积及跟周围环境相比水泡的密度和粘度的对比。他们发现，为了解释两个水泡之间高度的巨大差异，非洲大陆下的水泡的密度必须比太平洋下的水泡的密度低，这表明两者可能有不同的组成和演变。

“我们的计算发现，水泡的初始体积并不影响它们的高度，”论文的第一作者Yuan指出，“水泡的高度主要由它们的密度和周围地幔的粘性控制。”

论文的共同作者Li则补充称：“非洲LLVP可能在最近的地质时期一直在上升。这可能解释了非洲东部不断升高的地表地形和强烈的火山活动。”

这些发现可能从根本上改变科学家对深层地幔过程的思考方式以及它们如何影响地球表面。如非洲大陆下的圆球的不稳定性质可能跟大陆的地形、重力、表面火山活动和板块运动的变化有关。

Yuan称：“我们把地震结果的分析和地球动力学模型结合起来对地球内部深处最大结构的性质以及它们与周围地幔的相互作用提供了新的见解。这项工作对于试图了解深层地幔结构的现状和演变及地幔对流的性质的科学家来说具有深远意义。”