Τα λεγόμενα «καυτά σημεία» που δημιούργησαν ηφαιστειακά νησιά, όπως αυτά της Χαβάης, της Ισλανδίας και των Γκαλαπάγκος, είναι πιο δροσερά από ό,τι πίστευαν οι επιστήμονες, σύμφωνα με τη νέα μελέτη που πραγματοποίησε ο γεωφυσικός Xiyuan Bao και η ομάδα του στο UCLA.
Τα ευρήματα της μελέτης υποδηλώνουν ότι αυτά τα καυτά σημεία μπορεί να μην προέρχονται πάντα από γιγαντιαία πλουμιά καυτών πετρωμάτων που αναδύονται από σημεία που βρίσκονται κοντά στον πυρήνα της Γης, όπως πίστευαν προηγουμένως οι επιστήμονες.
Τα περισσότερα ηφαίστεια βρίσκονται συνήθως κοντά στα όρια των τεκτονικών πλακών, γεννημένα από συγκρούσεις μεταξύ αυτών των γιγάντιων πλακών, καθώς παρασύρονται πάνω στο στρώμα του μανδύα μεταξύ του πυρήνα και του φλοιού της Γης.
Ωστόσο, τα ηφαίστεια μερικές φορές εκρήγνυνται στη μέση των τεκτονικών πλακών. Οι πηγές αυτών των καυτών σημείων μπορεί να είναι πλουμιά μανδύα, στήλες καυτού πετρώματος δηλαδή, σε σχήμα μανιταριού, που ανεβαίνουν από το βάθος του μανδύα και καίνε το υπερκείμενο υλικό. Καθώς οι τεκτονικές πλάκες περιπλανώνται πάνω σε τέτοιου είδους πλουμιά, οι γεωλόγοι πιστεύουν ότι μπορεί να προκύψουν αλυσίδες ηφαιστειογενών νησιών.
Προηγούμενες έρευνες έδειξαν ότι τα καυτά σημεία είναι περίπου 100 έως 300 βαθμοί Κελσίου θερμότερα από τις μεσοωκεάνιες κορυφογραμμές, όπου το μάγμα ανεβαίνει όταν οι τεκτονικές πλάκες διαχωρίζονται υποβρυχίως. Σύμφωνα με αυτές τις έρευνες, τα καυτά σημεία θερμαίνονται από ύλη που προέρχεται από περιοχές κοντά στον θερμό πυρήνα της Γης, ενώ οι μεσοωκεάνιες κορυφογραμμές θερμαίνονται από ψυχρότερα πετρώματα του μανδύα.
Τώρα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι πολλά καυτά σημεία είναι δραματικά ψυχρότερα από ό,τι θεωρούνταν προηγουμένως, εγείροντας ερωτήματα σχετικά με την προέλευσή τους. «Ένα σημαντικό ποσοστό των καυτών σημείων δεν συμφωνεί με το κλασικό μοντέλο του πλουμίου», δήλωσε ο Βέντραν Λέκιτς, σεισμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Maryland, College Park, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτή τη μελέτη.
Τα ευρήματα της νέας μελέτης θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν τις μυστηριώδεις διαδικασίες που εκτυλίσσονται σε διάφορες θέσεις της ηφαιστειακής δραστηριότητας στο εσωτερικό των τεκτονικών πλακών.
«Η μελέτη αυτή βοηθά να ξεκαθαρίσουμε ποια ηφαιστειακά πλουμιά βρίσκονται βαθιά και ποια όχι», λέει ο Κιθ Πουτίρκα, πετρολόγος στο California State University, Fresno, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ανέλυσαν την ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων που διαπερνούν τον μανδύα κάτω από τα ωκεάνια καυτά σημεία και κορυφογραμμές, για να εκτιμήσουν τις θερμοκρασίες στις περιοχές αυτές. (Τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν γρηγορότερα μέσα σε κρύα πετρώματα).
Τι διαπίστωσαν οι ερευνητές
Περίπου το 45% των καυτών σημείων είναι περισσότερο από 155 C θερμότερα από τις μεσοωκεάνιες κορυφογραμμές. Ωστόσο, περίπου το 40% είναι μόνο 50 έως 136 C θερμότερα από τις μεσοωκεάνιες κορυφογραμμές, που σημαίνει ότι το καυτό υλικό δεν θα μπορούσε να ανέβει αρκετά γρήγορα ώστε να διατηρήσει την άνωση και να διαπεράσει τον φλοιό. Επιπλέον, περίπου το 15% των καυτών σημείων ήταν μόνο 36 βαθμοί Κελσίου θερμότερα από τις μεσοωκεάνιες κορυφογραμμές.
Για να ρίξουν φως στην προέλευση αυτών των διαφορετικών ποικιλιών των καυτών σημείων, οι επιστήμονες εξέτασαν την αναλογία του σπανιότερου ηλίου-3 και του συχνότερου ηλίου-4, στα πετρώματα. (Ο κάθε ατομικός πυρήνας του ηλίου-3 διαθέτει ένα μόνο ένα νετρόνιο, ενώ οι πυρήνες του ηλίου-4 έχουν δύο).
Το ήλιο που βρίσκεται στο φλοιό της Γης είναι κυρίως ήλιο-4 που προέρχεται από τη διάσπαση του ουρανίου και άλλων ραδιενεργών ισοτόπων, ενώ το ήλιο που προέρχεται από το εσωτερικό της Γης, είναι πιο πλούσιο σε ήλιο-3, πιθανότατα από δεξαμενές αρχαίου υλικού που διατηρούν την αρχική αναλογία μεταξύ αυτών των ισοτόπων κατά τις πρώτες ημέρες της Γης. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα καυτά σημεία διέθεταν πολύ μεγαλύτερη αναλογία ηλίου-3 προς ήλιο-4 από ό,τι τα ψυχρότερα καυτά σημεία.
«Αυτά τα ευρήματα ενισχύουν την άποψη μερικών ερευνητων, ότι δηλαδή ο όρος ‘καυτό σημείο’ είναι παραπλανητικός και ότι τα ηφαίστεια που δεν συμφωνούν με το τεκτονικό μοντέλο των πλακών, θα πρέπει μάλλον να αναφέρονται ως ‘ανωμαλίες τήξης’», δήλωσε ο σεισμολόγος Ρος Μαγκουάιρ από το Πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικού, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη.
Τα ψυχρότερα καυτά σημεία μπορεί να προέρχονται από τον ανώτερο μανδύα ή από αργά κινούμενα βαθιά πλουμιά που έχουν περισσότερο χρόνο να ψυχθούν, ή από βαθιά πλουμιά που αλληλεπιδρούν και ψύχονται από τα στροβιλιζόμενα πετρώματα του μανδύα, πρόσθεσε ο επιστήμονας.
«Τα στοιχεία για τα πλουμιά κάτω από τα περισσότερα ηφαιστειακά νησιά είναι ελλιπή», λέει ο Γκόντφρι Φίτον, γεωχημικός στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. Το λιωμένο υλικό, προτείνει, θα μπορούσε να έχει προέλθει από τις περιοχές όπου συγκρούστηκαν οι τεκτονικές πλάκες για να βοηθήσουν στη δημιουργία παρελθόντων υπερηπείρων.
Σε αυτές τις ζώνες, εξηγεί ο Φίτον, ο φλοιός της Γης θα ήταν παχύτερος και έτσι θα βοηθούσε στη μόνωση της ροής της θερμότητας από τον μανδύα προς την επιφάνεια. Η συσσώρευση θερμότητας στο φλοιό, με τη σειρά της, θα μπορούσε να οδηγήσει σε τοπική τήξη πετρωμάτων πλούσιων σε ανθρακικά άλατα που θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν την ηφαιστειότητα.
Το 2020, ο ίδιος και οι συνάδελφοί του πρότειναν ότι τέτοιες διεργασίες έχουν τροφοδοτήσει την ηφαιστειότητα σε καυτά σημεία στα ανοικτά των δυτικών ακτών της Αφρικής και στα ανοικτά των βορειοανατολικών ακτών της Βραζιλίας, τα τελευταία 50 εκατομμύρια χρόνια ή και περισσότερο.
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Science».
