地球地幔中的兩個巨大神秘團(tuán)塊令科學(xué)家們困惑不已

通過測量地震波的儀器，科學(xué)家們知道這兩個水泡具有復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu)，但盡管它們具有突出的特征，人們對這些水泡存在的原因或?qū)е缕淦婀中螤畹脑騾s知之甚少。

亞利桑那州立大學(xué)地球和空間探索學(xué)院的科學(xué)家Qian Yuan和Mingming Li利用地球動力學(xué)模型和對已發(fā)表的地震研究的分析著手進(jìn)一步了解這兩個水泡。通過他們的研究，他們能夠確定水泡達(dá)到的最大高度以及水泡的體積和密度--及周圍地幔中的粘性如何控制其高度。他們的研究最近發(fā)表在《Nature Geoscience》上。

他們的地震分析結(jié)果導(dǎo)致了一個令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，非洲大陸下的圓球比太平洋下的圓球高約621英里（1000公里）。根據(jù)Yuan和Li的說法，對兩者之間巨大的高度差異的最佳解釋是，非洲大陸下的圓球比太平洋下的圓球密度小（因此穩(wěn)定性差）。

為了進(jìn)行研究，Yuan和Li設(shè)計并運(yùn)行了數(shù)百個地幔對流模型模擬。他們詳盡地測試了可能影響水泡高度的關(guān)鍵因素的影響，其中包括水泡的體積及跟周圍環(huán)境相比水泡的密度和粘度的對比。他們發(fā)現(xiàn)，為了解釋兩個水泡之間高度的巨大差異，非洲大陸下的水泡的密度必須比太平洋下的水泡的密度低，這表明兩者可能有不同的組成和演變。

“我們的計算發(fā)現(xiàn)，水泡的初始體積并不影響它們的高度，”論文的第一作者Yuan指出，“水泡的高度主要由它們的密度和周圍地幔的粘性控制。”

論文的共同作者Li則補(bǔ)充稱：“非洲LLVP可能在最近的地質(zhì)時期一直在上升。這可能解釋了非洲東部不斷升高的地表地形和強(qiáng)烈的火山活動。”

這些發(fā)現(xiàn)可能從根本上改變科學(xué)家對深層地幔過程的思考方式以及它們?nèi)绾斡绊懙厍虮砻妗Ｈ绶侵薮箨懴碌膱A球的不穩(wěn)定性質(zhì)可能跟大陸的地形、重力、表面火山活動和板塊運(yùn)動的變化有關(guān)。

Yuan稱：“我們把地震結(jié)果的分析和地球動力學(xué)模型結(jié)合起來對地球內(nèi)部深處最大結(jié)構(gòu)的性質(zhì)以及它們與周圍地幔的相互作用提供了新的見解。這項工作對于試圖了解深層地幔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀和演變及地幔對流的性質(zhì)的科學(xué)家來說具有深遠(yuǎn)意義。”