Oamenii de știință găsesc „puncte fierbinți” surprinzător de fascinante sub scoarța terestră

Un nou studiu descoperă că punctele fierbinți care au creat insule vulcanice precum Hawaii, Islanda și Insulele Galapagos pot fi adesea surprinzător de cool.

Aceste rezultate sugerează că astfel de puncte fierbinți ar putea să nu apară întotdeauna din penele gigantice supraîncălzite Piatră Oamenii de știință au observat că curge la fel de aproape de miezul Pământului, așa cum se credea anterior.

Vulcanii se găsesc de obicei în apropierea granițelor plăcilor tectonice, născuți din ciocnirile dintre acele plăci gigantice de rocă în timp ce plutesc peste stratul de manta dintre nucleul și crustă Pământului. Exemple clasice ale acestor vulcani sunt cele care formează așa-numitul Inel de Foc de la marginea Oceanului Pacific.

Cu toate acestea, vulcanii erup uneori în mijlocul plăcilor tectonice. Sursele acestor hotspot-uri pot fi coloane de manta, pene de stâncă fierbinte, în formă de ciupercă, se ridică din mantaua adâncă, pârjolind materialul de deasupra lor ca un flăcări. Pe măsură ce plăcile tectonice se plimbă peste aceste penuri, geologii cred că ar putea apărea lanțuri de insule vulcanice.

Cercetările anterioare au sugerat că punctele vulcanice fierbinți sunt cu 100 până la 300 ° C (180-540 ° F) mai calde decât marginile oceanului mijlociu, unde magma se ridică pe măsură ce plăcile tectonice se răspândesc sub apă. El a susținut această părere conform căreia punctele fierbinți au fost încălzite de materia din apropierea miezului fierbinte al Pământului și de crestele oceanice de către rocile mai reci ale mantalei.

Oamenii de știință au descoperit acum că multe dintre punctele fierbinți sunt semnificativ mai reci decât se credea anterior, ridicând întrebări cu privire la originile lor. „O mare parte din punctele fierbinți nu se încadrează în stilul clasic coloană Vedran Lekic, seismolog la Universitatea din Maryland, College Park, care nu a fost implicat în acest studiu, a spus.

În noul studiu, cercetătorii au analizat viteza undelor seismice care se unduiesc prin mantaua de sub punctele fierbinți și crestele oceanice pentru a estima temperaturile în acele locații. (Undele seismice călătoresc mai repede prin roca rece.)

Aproximativ 45% dintre punctele fierbinți sunt mai fierbinți decât crestele oceanice cu peste 155 °C (279 °F). Cu toate acestea, doar aproximativ 40% din 50–136 °C (90–245 °F) sunt mai fierbinți decât crestele oceanice și nu sunt deosebit de fierbinți și, prin urmare, nu plutesc suficient pentru a susține șisturile energetice de rocă din mantaua adâncă. . În plus, aproape 15% dintre punctele fierbinți sunt extrem de reci și cu doar 36°C mai calde sau mai mici decât media.dealuri oceanice.

Pentru a face lumină asupra originilor acestor diferite tipuri de puncte fierbinți, oamenii de știință au examinat, de asemenea, raportul dintre heliul-3 mai rar și heliul-4 mai comun din rocile lor. (Nucleele atomice de heliu-3 au fiecare un singur neutron, în timp ce nucleele de heliu-4 conțin doi.)

Heliul din scoarța terestră este format în mare parte din heliu-4 din crăparea uraniului și a altor izotopi radioactivi de-a lungul timpului, în timp ce heliul din adâncul Pământului este mult mai bogat în heliu-3, probabil provenind din rezervoare de materiale antice care mențin raportul original existent. dintre aceşti izotopi. În primele zile ale planetei Pământ. Cercetătorii au descoperit că punctele fierbinți au un raport mult mai mare de heliu-3 la heliu-4 decât punctele fierbinți reci.

Deși modelul clasic de puncte fierbinți care decurg din penele care curg din mantaua adâncă poate explica punctele fierbinți, inclusiv cele mai faimoase, cum ar fi cele care stau la baza Hawaii, Islanda, Galapagos, Samoa și Insula Paștelui, „adevărul poate fi că numai co-ul studiului. autorul, un om de știință geodinamic de la Universitatea din California, Los Angeles, a spus că puține puncte fierbinți se comportă cu adevărat ca modelul nostru clasic de penele și punctele fierbinți ale mantalei.

„Acest lucru întărește ceea ce unii cercetători au susținut anterior, că termenul „punct fierbinte” este înșelător și că vulcanii care nu se potrivesc cu modelul plăcilor tectonice ar trebui, în schimb, să fie numiți „aberații de fuziune.” Universitatea din New Mexico, care nu a fost implicată. în această cercetare.

Alternativ, punctele fierbinți mai reci pot avea originea în mantaua superioară, din penele adânci care se mișcă lentă, care au mai mult timp să se răcească, sau din penatele adânci care interacționează cu și se răcesc prin rotire. mantie Piatră. „Dacă acest lucru este real, va fi o provocare pentru geodinamiști să explice o astfel de descoperire”, a spus Bernhard Steinberger, om de știință geodinamic la Centrul German de Cercetare pentru Geoștiințe din Potsdam, care nu a făcut parte din această lucrare. „Aceste descoperiri vor lansa, fără îndoială, noi cercetări”.

În general, Lithgow-Bertelloni a spus: „Viziunea clasică asupra coloanelor nu este atât de greșită încât este mai complexă decât era acum 30 până la 50 de ani”.

În schimb, a spus Steinberger, această lucrare „indică o diversitate mult mai mare între coloane”. „Este un pic ca atunci când ai o nouă vedere de aproape a unei planete sau a unei luni. Are niște caracteristici total neașteptate. Dar este totuși rotundă.”

În viitor, a spus Lithgow-Bertelloni, oamenii de știință ar dori să analizeze fiecare punct fierbinte mai detaliat pentru a obține o idee mai bună a temperaturilor lor. De asemenea, își propune să ruleze mai multe simulări pe computer pentru a testa multe lucruri interesante Hotspot Scenarii adăugate.

Cercetătorii au detaliat concluziile lor în numărul din 7 ianuarie al revistei Ştiinţă.

Această poveste este republicată cu permisiunea Inside Science. Citiți povestea originală Aici. Folosit cu permisiunea. Inside Science este un serviciu de știri independent din punct de vedere editorial al Institutului American de Fizică.