在我们脚下的地球深处，有两个大陆大小的斑点。一个在非洲之下，另一个在太平洋之下。
这些斑点的根部位于地表以下 2,900 公里处，几乎是地心的一半。它们被认为是到达地球表面的被称为“深地幔柱”的热岩柱的诞生地。
当这些羽流首次到达地表时，就会发生巨大的火山喷发——这种火山喷发导致了 6550 万年前恐龙的灭绝。这些斑点还可能控制一种称为金伯利岩的岩石的喷发，这种岩石将钻石从 120-150 公里（在某些情况下可达 800 公里左右）深处带到地球表面。
科学家们早就知道这些斑点存在了很长时间，但它们在地球历史上的表现一直是一个悬而未决的问题。在新的研究中，我们模拟了 10 亿年的地质历史，发现这些斑点聚集在一起并分裂，就像大陆和超大陆一样。
从地震数据中成像的地球斑点。非洲斑点位于顶部，太平洋斑点位于底部。图片来源：奥默博杜尔
地球斑点演化模型
这些斑点位于地幔中，地幔是地壳和地核之间的厚厚的热岩层。地幔是固体，但在很长的时间尺度上缓慢流动。我们知道这些斑点的存在是因为它们减缓了地震引起的波浪，这表明这些斑点比周围环境更热。
科学家们普遍认为这些斑点与地球表面构造板块的运动有关。然而，这些斑点在地球历史进程中的变化让他们感到困惑。
一种观点认为，现在的斑点就像锚一样，被锁定了数亿年，而其他岩石在它们周围移动。然而，我们知道构造板块和地幔柱会随着时间的推移而移动，研究表明这些斑点的形状正在发生变化。
我们的新研究表明，地球上的斑点改变了形状和位置，远远超出了以前的想象。事实上，在历史上，它们的组装和分解方式与大陆和超大陆在地球表面的方式相同。
我们使用澳大利亚的国家计算基础设施来运行先进的计算机模拟地球地幔如何流动超过 10 亿年。
这些模型基于重建构造板块的运动。当板块相互推挤时，海底在它们之间被推下，这一过程被称为俯冲。来自海底的冷岩石越来越深地沉入地幔中，一旦到达约 2,000 公里的深度，就会将热块推到一边。
我们发现，就像大陆一样，这些斑点可以聚集——形成当前配置的“超级斑点”——并随着时间的推移而破裂。
我们模型的一个关键方面是，尽管这些斑点会随着时间的推移而改变位置和形状，但它们仍然符合地球表面记录的火山和金伯利岩爆发的模式。这种模式以前是 Blob 作为不动的“锚”的关键论据。
引人注目的是，我们的模型揭示了最近在 6000 万年前组装的非洲斑点 – 与之前的建议形成鲜明对比，该斑点可能以大致现在的形式存在近十倍。
关于 Blob 的剩余问题
斑点是如何产生的？它们究竟是由什么制成的？我们还不知道。
这些斑点可能比周围的地幔更致密，因此它们可能由地球历史早期从地幔其余部分分离出来的物质组成。这可以解释为什么地球的矿物成分与基于陨石成分的模型所预期的不同。
或者，这些斑点的密度可以通过构造板块运动推下的岩石板中致密的海洋物质的积累来解释。
不管这场辩论如何，我们的工作表明，下沉的板块更有可能将大陆碎片运送到非洲斑点而不是太平洋斑点。有趣的是，这一结果与最近的工作一致，表明从非洲斑点升起的地幔柱源包含大陆物质，而从太平洋斑点升起的地幔柱则没有。
追踪斑点以寻找矿物和钻石
虽然我们的工作解决了有关地球演化的基本问题，但它也有实际应用。
我们的模型提供了一个框架，可以更准确地定位与地幔上升流相关的矿物的位置。这包括由金伯利岩带到地表的钻石，这些金伯利岩似乎与这些斑点有关。
作为世界主要镍储量的岩浆硫化物矿床也与地幔柱有关。通过帮助锁定诸如镍（锂离子电池和其他可再生能源技术的基本成分）等矿物质，我们的模型可以为向低排放经济的过渡做出贡献。 
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。
图片来源：8000 万年前的地球内部，黄色到红色的热结构（越深越浅）和蓝色的冷结构（越深越深）。 Ömer Bodur/自然