1 月 6 日發表在《科學》雜誌上的一份報告指出，南大西洋的阿森松島等火山熱點可能有一個令人驚訝的起源。
長期以來，科學家們一直認為，這些島嶼是由從地幔深處湧出的熱羽流驅動的。然而，當研究人員比較世界各地火山熱點和洋中脊的溫度時，他們發現許多所謂的熱點實際上相當涼爽。
加州大學洛杉磯分校的地球物理學家、該發現的合著者卡羅琳娜·利思戈-貝爾泰洛尼說，這些地點的條件可能不夠溫暖，無法讓羽流從地幔深處向上移動。她和她的團隊總結說，瞭解這些神秘熱點是如何形成的，可能會為地球表面以下較淺深度的地質過程提供重要線索。
世界上大部分的火山活動都發生在構造板塊之間的邊界，那裡發現了被稱為洋中脊的水下山脈。 “在這些洋中脊上，我們賴以生存的地殼下面的物質上升並融化並形成火山作用，結果板塊分離，形成了新的海底，”Lithgow-Bertelloni 說。 “這是[行星]內部大規模運動的一種表現。”
然而，在極少數情況下，火山是由不同的過程產生的，可能會在遠離大洋中脊的地方突然出現。第二類包括夏威夷火山島和加拉帕戈斯群島。最被廣泛接受的解釋是，過熱的羽流從很深的地方升起，甚至可能從這些熱點的地球岩石地幔和地核之間的邊界升起。羽流融化周圍的岩石形成岩漿，最終從地表噴發。隨著覆蓋羽流的構造板塊移動，隨著時間的推移形成一連串的火山。
科學家們發現，當熔岩在這些地點冷卻時形成的玄武岩與沿著大洋中脊形成的玄武岩具有不同的化學性質。 “ 如果它們確實來自[從]內部深處帶出的熱物質，它們為我們提供了一個瞭解內部化學的視窗，我們無法透過其他方式獲得，也可以瞭解地球的化學演化，”Lithgow-Bertelloni 說。
她說，大洋中脊的溫度應該代表地幔內的典型溫度。為了上升流，羽流必須比周圍的岩石高 100 到 150 攝氏度（212 到 302 華氏度）。 “它們必須更熱才能透過整個地幔上升，因此比大洋中脊更熱，”Lithgow-Bertelloni 說。
研究人員估計，熱點玄武岩的融化溫度大約比大洋中脊的溫度高 100 到 300 攝氏度（212 到 572 華氏度）。然而，Lithgow-Bertelloni 說，對給定熱點的估計通常是不一致的，只反映地幔上部的溫度，遠高於羽流起源的深度。
她說，確定大洋中脊和火山熱點下方 600 公里（373 英里）處溫度的關鍵是地震。每當發生地震時，它都會以地震波的形式釋放大量能量。這些波傳播併到達地震儀的速度取決於周圍岩石的成分、深度和溫度。
研究人員使用了一個模型，該模型利用來自全球的地震測量資料來推斷所有 46 個已知海洋熱點的溫度。該團隊還計算出，大洋中脊的平均溫度約為 1,388 攝氏度（2,530 華氏度）。
“我們發現非常有趣和令人震驚的是，大多數熱點實際上並不那麼熱，”Lithgow-Bertelloni 說。
她和她的同事確定了三個不同的熱點叢集。當他們將注意力集中在 26 個具有充分記錄的羽流的熱點時，研究人員確定其中 12 個是真正的高溫，溫度比大洋中脊的溫度高出 155 攝氏度或更高。然而，10 個熱點只是溫暖，溫度比大洋中脊高 50 到 136 攝氏度（122 到 277 華氏度）。另外四個完全寒冷，溫度與大洋中脊相似或更低。
最熱門的熱點群包括冰島、薩摩亞、加拉帕戈斯和夏威夷的火山。在百慕大和加那利群島發現了溫暖的熱點，而在喀麥隆、阿森松島和北大西洋的大流星或新英格蘭熱點發現了寒冷的熱點。
“我們仍然有熱點，這些熱點反映了來自古老領域的深層物質，但它們並不多，”Lithgow-Bertelloni 說。 “其餘的都不一樣，這意味著我們處於新的領域。”
一種解釋是寒冷和溫暖的熱點可能起源於地幔內相對較淺的深度。 Lithgow-Bertelloni 說：“我們還提出，也許這些 [深] 羽流開始很熱，然後它們被困在寒冷的物質中。” “這並沒有完全阻止他們；它們仍然能夠上升，但它們會冷卻下來並且上升得更慢。”
研究人員開發的溫度估計的不確定性之一是地震和記錄其活動的地震儀在世界各地分佈不均。 “所以我們對地球內部的報道並不完整，”Lithgow-Bertelloni 承認。
儘管如此，她說，研究結果表明，表面上看起來相似的火山島可能有非常不同的起源。下一步，研究人員將探索太平洋、大西洋和印度洋之間的火山遺址有何不同。
“這些山脊正在記錄地球的古代構造歷史……”Lithgow-Bertelloni 說。這段歷史“可以透過海脊的溫度，以及海脊與海盆熱點之間的溫差來揭示。”
