嵌在地球深處的巨大團塊可能影響島鏈的結構甚至引發大滅絕事件。
非洲和太平洋下面有兩個巨大的超熱區域。
幾十年前，科學家首先利用地震的回波來繪製地球深處的內部地圖。他們不僅找到了您可能還記得的小學教科書中的洋蔥層-地核和地幔被破裂的地殼覆蓋。與此同時，他們看到了兩個異常巨大的模糊輪廓，在地獄深處的未知物體。
多年來，更加精準的地圖始終顯示相同的團塊特徵。一個在非洲下面；另一個在太平洋下面。他們潛伏在地核的鐵水與岩石地幔交界的地方，像黑暗世界的巨型大陸一樣漂浮。它們的最高處可能超過珠穆朗瑪峰的高度的100倍。如果您以某種方式將它們浮出地面，它們包含的物質足以覆蓋大約100公里深的整個地球表面。
“這就像我們在天上發現一個物體，然後問，'那是月亮嗎？' 人們回回答不。'是太陽嗎？' 不，這是什麼？我們不知道！馬里蘭大學地震學家韋德蘭·萊基奇（Vedran Lekić）說：“無論它是什麼，它都與地球的演化緊密相關。”
這些巨大的、可能引發地震的東西的第一個神秘之處在於，它們是否由與地幔其餘部分不同的物質構成。第二個：在我們的地表世界中，這些深層的東西這些如何影響地球表面？
兩種情況都沒有解決。但是近年來，許多地球科學家已經開始證明這些模糊的形狀是成堆的緻密、熾熱的岩石，可追溯到地球的形成時期。過去一年的多項研究認為，它們可能是造成夏威夷這樣的火山熱點地區長期活躍的原因。
亞利桑那州立大學地震學家埃德·加納羅（Ed Garnero）說：“這些是地球上最大的東西。直到最近我才開始思考，'哇，這可能是非常嚴重的問題。'”
核心問題
如果全能的科學家將地球砍成兩半，他們首先需要切穿我們賴以生存的地殼，它是破碎並不斷變化的構造板塊。然後會穿過岩石地幔。在距離地球中心大約一半的位置處，在2900公里處，就來到了地幔邊界。
傳統的地球內部結構
為了繪製那部分地圖，地震學家使用了地震釋放的波。當波向外發出時，它們會根據穿過的材料而改變速度。這導致它們在不同的時間到達不同的監視站。1984年，哈佛大學的研究員亞當·齊文斯基（Adam Dziewonski）首先將來自許多不同地震的數據整合到一張全球地圖中。圖中立刻出現了兩個團塊，它們像萊婭公主兩側的辮子一樣，附著在地核的兩邊。
在這些地區，地震波似乎在減慢，這表明團塊比周圍的地幔還要熱。我們怎麼知道呢？加熱後岩石會膨脹。加納羅說，這導致波浪在溫暖的區域緩慢傳播，就像緩慢的振動通過鬆散的吉他弦一樣。
緩慢的波賦予了這些功能其正式名稱：大型低剪切速度區或LLSVPs-這是一個低調縮寫。劍橋大學的地震學家桑妮·科塔爾（Sanne Cottaar）說：“我們也應對此負責，這個名字起的極具誤導性。”
Sanne Cottaar的肖像
最初，考慮這些團塊的地球科學家認為，這只是一個溫暖的團塊。直到現在還是。
這種學派認為，團塊大多隻是熱特徵。隨著時間的流逝，地幔像一鍋不太沸騰的粥一樣。熱量從地幔接觸核心的底部散發出來，這種熱量導致地幔中的岩石散發成羽毛狀-成為地幔熱柱（mantle plume）。在地震學家繪製團塊的地方，他們可能只是看到世界上最大的地幔熱柱的模糊基礎區域。
地幔熱柱
在這種情況下，團塊大部分由與地幔其餘部分相同的物質組成。它們的位置是由地殼板塊構造從上方決定的，而不是由這些區域固有的和怪異的東西決定的。當地殼中的一塊構造板塊在俯衝過程中被推到另一塊之下時，它就會下沉。這會將較冷的岩石送入地幔。
板塊下沉
倫敦帝國理工學院的薩斯基亞·戈斯（Saskia Goes）表示，在過去的幾億年中，整個團塊區域都沒有俯衝下來的板塊。“正是由於缺少冷物質，這些物質才變得相對熱。”
同時，反對陣營毫不懷疑地幔熱柱從熱的團塊區域升起。他們只是爭辯說，團塊本身就是特殊的。
自2000年代中期以來，幾個地震學家小組研究了僅掠過這些地區邊緣的地震信號。這些信號顯示出複雜的模式，表明波正在掠過相對較脆的邊界。這表明團塊的邊緣標誌著材料之間的過渡，而不僅僅是溫度。
按照這種觀點，團塊是所謂的熱化學堆，是具有獨特化學成分的密集岩石塊。由於它們與核心的長時間接觸，它們比其餘的地幔更熱，導致地幔熱柱萌芽。
假設這些團塊是不同的，它們可能是舊的-嬰兒地球時期倖存的殘餘物。一個主要的想法是，它們在地球誕生後不久後形成岩漿海洋式的地幔時形成的。巴黎高等師範學校的尼古拉斯·科爾蒂斯（Nicolas Coltice）說，岩石開始冷卻並結晶，但鐵在岩漿海洋中保持熔化。然後，當最後的岩漿殘渣結晶時，它們緻密並富含鐵，以至沉入地幔底部，形成團塊。
在那兒，它們可能躲過了早期地球上最大的災難：一種假想的撞擊，地球與火星大小的天體忒伊亞（Theia）相撞，最終誕生了月球。或者，根據加納羅推測，密密麻麻的不同堆甚至可能是忒伊亞本身的碎片，永遠埋沒在地球深處。
忒伊亞與地球相撞
僅從熱的觀點來看，板塊構造是世界的真正推動者和顛覆者，它決定了上升發生的位置。但是熱化學堆陣營認為，熱的、沉重的、穩定的團塊會與地表構造系統進行更多的對話。下沉的冷的板塊會推動有彈性的團塊；反過來，來自溫暖團塊的熱量會將板塊向回推。
熱點拼圖
為了測試這些團塊對地球物理板塊的影響程度，科學家們將目光投向了夏威夷。在過去的一年中，研究人員援引這些團塊來解決那裡兩個長期存在的難題。
首先考慮一下夏威夷-帝王島鏈（Hawaiian–Emperor seamount chain），一片島嶼和水下山脈。這條鏈條始於仍在增長的夏威夷大島，全長6200公里，在俄羅斯附近結束。長期以來，地質學家一直將鏈條解釋為一個熱點：隨著太平洋板塊在固定的地幔熱柱上滑動，地幔熱柱從下方推動了新的火山島。
唯一的麻煩是彎曲。鏈條中間的點是60度的轉折。地球物理學家認為，這種彎曲來自板塊運動的長期變化。
夏威夷-帝王島鏈是一系列島嶼和海山，從俄羅斯的堪察加半島一直延伸到夏威夷島。去年，研究人員認為，鏈條中的60度轉折是由太平洋團塊的影響引起的。US國家地球物理數據中心/ USGS
但是，為了實際擬合所有數據，一個團隊在今年7月爭辯說，地幔熱柱也必須移動。為此，他們將責任推給了團塊。
新論文的合著者羅切斯特大學的約翰·塔杜諾（John Tarduno）說，以前的研究表明，夏威夷的地幔熱柱可能已經從太平洋團塊的邊緣萌發了。但是地幔中的流動會使團塊變形，並向其拉動地幔熱柱。最終，地幔熱柱會停在團塊邊緣附近。
夏威夷與太平洋地區之間的聯繫可能反過來又解決了另一個更為廣泛的難題。
地球化學家們長期以來一直試圖解釋為什麼來自夏威夷、薩摩亞、加拉帕戈斯群島和冰島等其他熱點地區的熔岩具有獨特的化學特徵。例如，來自這些熱點的熔岩含有相對較高濃度的氦3 - 一種原始的遺物，它早於太陽系的起源。科學家已經發現，在類似的古老氖氣同位素以及在鎢和氙氣同位素中發現了類似的模式，兩者都是由地球誕生後不久其他元素的放射性衰變形成的。
7月，由加利福尼亞大學戴維斯分校的地球化學家柯蒂斯·威廉姆斯（Curtis Williams）領導的一個小組發表了模擬結果，該模擬結果通過流動的地幔向下追蹤了熱點下的地幔熱柱。他們發現這些地幔熱柱一直到達團塊，並帶來獨特的化學作用。威廉姆斯說：“不管地幔熱柱來自地幔的哪個部分，它確實很老。”
加利福尼亞大學聖塔芭芭拉分校的地球化學家羅伯塔·魯德尼克（Roberta Rudnick）說，這些發現證實了團塊必須由“古老的材料”製成。“這真是令人興奮的時刻。”
隨著地幔熱柱和渦流在團塊周圍旋轉，它們有時會捕獲少量團塊物質，從而解釋了熔岩的奇異之處。但是較大的碎片有時也可能折斷，這可能與另一種可疑模式有關。
根據奧斯陸大學的特隆德·托爾斯維克（Trond Torsvik）領導的研究，這些團塊似乎也與大約二十個被稱為火成岩區的地表區域有關，在這些地方，地球過去多次在表面上滲出數百萬立方公里的熔岩。就像是通過開放的傷口。這些事件中的許多都與大規模滅絕有關，例如過去5億年來最大的生命滅絕事件。
如果這種相關性不是巧合，那麼萊基奇推測這些事件甚至可能是由於部分團塊物質衝破地殼結構造成的。如果浮在水面，它們的熱量足夠融化岩石，從而引起巨大的持續噴發。這種火山作用可能會改變氣候，甚至導致大規模滅絕。如果得到證實，這將是最終定時炸彈，即自世界誕生以來埋藏的地下結構引發的世界末日大滅絕。
加內羅說，近距離觀察時，地下深處可能比看起來要大得多，只有兩個團塊，就像我們的世界地圖上既有大洲，也有較小的島嶼和半島一樣。較小的團塊熱物質可能會脫離主體，轉移到其他地方，比如黃石國家公園，那裡的地質特徵與夏威夷的熱點更接近。
團塊出現已經經過了一整代人，地球科學家仍然堅持完善其測量結果以及數據含義的模型。“人類歷史悠久，實際上仰望星辰的時間很短，”科塔爾說。“低頭實際上也是相當具有挑戰性的。”
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