地球就像洋蔥一樣分層，它有一層薄薄的外殼、一個厚厚的粘性地幔、一個流體的外核及一個固體內核。在地幔中，有兩個巨大的圓球狀結構，大致位於地球的兩側。這些圓球更正式地被稱為大型低剪切波速度塊體(LLSVPs)，每個都有一個大陸那麼大高度是珠穆朗瑪峰的100倍。一個在非洲大陸下面，而另一個在太平洋下面。

通過測量地震波的儀器，科學家們知道這兩個水泡具有復雜的形狀和結構，但儘管它們具有突出的特徵，人們對這些水泡存在的原因或導致其奇怪形狀的原因卻知之甚少。

亞利桑那州立大學地球和空間探索學院的科學家Qian Yuan和Mingming Li利用地球動力學模型和對已發表的地震研究的分析著手進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。他們的研究最近發表在《Nature Geoscience》上。

他們的地震分析結果導致了一個令人驚訝的發現，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（因此穩定性差）。

為了進行研究，Yuan和Li設計並運行了數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鍵因素的影響，其中包括水泡的體積及跟周圍環境相比水泡的密度和粘度的對比。他們發現，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。

“我們的計算發現，水泡的初始體積並不影響它們的高度，”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則補充稱：“非洲LLVP可能在最近的地質時期一直在上升。這可能解釋了非洲東部不斷升高的地表地形和強烈的火山活動。”

這些發現可能從根本上改變科學家對深層地幔過程的思考方式以及它們如何影響地球表面。如非洲大陸下的圓球的不穩定性質可能跟大陸的地形、重力、表面火山活動和板塊運動的變化有關。

Yuan稱：“我們把地震結果的分析和地球動力學模型結合起來對地球內部深處最大結構的性質以及它們與周圍地幔的相互作用提供了新的見解。這項工作對於試圖了解深層地幔結構的現狀和演變及地幔對流的性質的科學家來說具有深遠意義。”