一项新的研究发现，地震波减慢的地幔巨大区域可能是由俯冲的海壳形成的。
地球深处的两个巨大斑点似乎是被推入地幔的海洋地壳的残余物。 （图片来源：Yuri_Arcurs/Getty Images）
我们终于知道了地球中间层的两个巨大斑点是从哪里来的——它们是一对不匹配的。
新的研究表明，地幔中的这些奇怪区域被称为“大型低速省”（LLVP），实际上是过去十亿年来沉入地幔的地壳块。
科学家们早就知道存在 LLVP——一个在太平洋以下，另一个在非洲以下。在这些地区，地震产生的地震波的传播速度比地幔其他部分慢 1% 到 3%。科学家们认为，它们可能会影响地球的磁场，因为它们影响来自地核的热流的方式。
关于 LLVP 是什么有很多争论。一些研究表明，它们是来自古代地球的材料——要么是地球形成的原始未混合岩石层，要么是 45 亿年前撞击地球形成月球的巨型太空岩石的残余部分。
其他人则认为，这些斑点是当一个构造板块滑到另一个构造板块下时被推入地幔的巨大块状海洋地壳——这个过程被称为俯冲。
地壳假说没有像古代物质理论那样受到那么多的研究，英国卡迪夫大学（Cardiff University）的地球动力学家詹姆斯·潘顿（James Panton）说。在 2 月 6 日发表在《科学报告》（Scientific Reports）杂志上的一项新研究中，他和他的同事使用计算机建模来确定过去十亿年中俯冲地壳进入地幔的位置，并找出该俯冲地壳是否能形成类似于 LLVP 的特征。
“我们发现，海洋地壳的循环确实可以在太平洋和非洲下方产生这些类似 LLVP 的区域，而无需在地幔底部形成原始致密层，”Panton 。“它们只是通过洋壳俯冲的过程自行进化。”
潘顿说，这并不意味着地幔底部没有来自地球年轻时的致密物质;可能还有一层薄薄的古代物质也有助于 LLVP。但是，如果仅靠俯冲可以解释 LLVP，那可能暗示了它们的年龄。
“这可能意味着，在我们开始在地球上进行俯冲后不久，也许那时我们开始有了 LLVP，”Panton 说。（俯冲的出现本身就是一个复杂的问题。一些科学家认为它始于 40 多亿年前，而另一些科学家则认为它始于大约 10 亿年前。
作者在研究中说，俯冲过程导致了两种不同类型的斑点。非洲下的 LLVP 目前没有太平洋下的 LLVP 获得那么多的地壳物质，太平洋环是由太平洋环的俯冲带提供的，太平洋环是一条环绕太平洋的马蹄形俯冲线。
该团队表示，因此，非洲 LLVP 更古老，更好地与外壳的其他部分混合。它的火山岩称为玄武岩的含量也较少，这意味着它的密度低于太平洋 LLVP。这可以解释为什么非洲 LLVP 在地幔中的延伸比太平洋 LLVP 高 342 英里（550 公里）。
Panton 说，未来的一个问题是，称为地幔羽流的地幔高温区域如何帮助驱动太平洋的俯冲过程并影响 LLVP。这些羽流从地幔的最底部一直延伸到地表的火山热点，例如夏威夷群岛。
