Większość podręczników opowiada tę samą historię o źródłach ciepła (gorących punktach). Na początku są gorące, a następnie stopniowo ochładzają się w miarę oddalania się od nich płyty tektonicznej. To zgrabna i logiczna opowieść.
Jednak dane z Płyty Pacyfiku sugerują coś innego.
Hawajskie źródło punktowe nie ochładza się. Nagrzewa się.
Według nowych badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Hawajskim w Manoa pióropusz płaszcza zasilający te wulkany ogrzał się o około 250°C (około 480°F) w ciągu ostatnich 47 milionów lat. To nie jest lekkie wahanie. Jest to znaczące obalenie ugruntowanej od dawna teorii geologicznej.
Wyniki opublikowane w czasopiśmie Earth and Planetary Science Letters sugerują, że to dwa szczególne okresy ekstremalnego ogrzewania bezpośrednio doprowadziły do powstania masywnych wulkanów tarczowych definiujących grzbiet.
Jak hawajskie źródło punktowe przeciwstawiło się oczekiwaniom geologicznym
Szlak jest dość łatwy do przebycia. Na odcinku gór podmorskich i wysp o długości 3500 km widać ślady płyty Pacyfiku przesuwającej się po nieruchomej kolumnie gorących skał.
Ale jeśli chodzi o objętość lawy, obraz nie jest taki prosty.
Wzdłuż Grzbietu Hawajskiego znajduje się 65 wulkanów. Ich rozmiary są niezwykle zróżnicowane. Niektóre z nich to po prostu małe wzgórza na dnie oceanu. Inne, jak Mauna Kea czy wymarły Puahonu, to prawdziwi giganci. Różnica w objętości wyrzuconej lawy jest około 100-krotna.
Naukowcy od lat próbują zrozumieć przyczynę. Czy Płyta Pacyfiku przyspieszyła ruch? Czy kora jest w niektórych miejscach cieńsza? Czy zmieniło się źródło magmy?
Michael Garcia, emerytowany profesor w Szkole Oceanografii i Nauk o Ziemi na Uniwersytecie Hawajskim w Manoa, poprowadził zespół, który miał przetestować te pomysły. Przeanalizowali bazalty oliwinowe z 19 różnych wulkanów.
Wykluczyli czynnik grubości kory.
Wykluczyli prędkość ruchu płyty.
Wykluczyli różnice w źródle magmy.
„Odkrycie tak bezpośredniego związku między temperaturą płaszcza a wielkością wulkanów było wielkim zaskoczeniem” – powiedział Garcia. Inne teorie po prostu nie pasowały do liczb. I temperatura była w porządku.
Dlaczego niektóre hawajskie wulkany są gigantyczne: dowód na gwałtowny wzrost temperatury
Jeśli więc siłą napędową jest ciepło, jaki jest harmonogram?
Grupa stworzyła nowe narzędzie – geogeotermometr. Działa na zasadzie analizy chemicznych odcisków palców w kryształach oliwinu, co pozwala dokładnie oszacować, jak gorąca była lawa, gdy po raz pierwszy stopiła się głęboko w płaszczu.
Połączyli te dane dotyczące temperatury ze zaktualizowanymi pomiarami wielkości wulkanów uzyskanymi z mapowania dna oceanu.
Wynik był jasny. Strumień był nie tylko ciepły. Doświadczyła dwóch wyraźnych szczytów intensywności.
- Pierwszy wybuch (14-20 milionów lat temu): Ten wybuch ciepła stworzył wulkan Puahona. Jest to największy i najdłużej żyjący wulkan tarczowy w łańcuchu w ciągu ostatnich 60 milionów lat.
- Druga fala upałów (0-6 milionów lat temu): Ta nowsza fala upałów utworzyła główne Wyspy Hawajskie, które widzimy dzisiaj.
Skoki te przerwały ogólny trend wzrostu temperatur. Podstawowe ciepło stale rosło, ale to ciepło stworzyło gigantów.
„Opracowanie nowego geogeotermometru pomaga nam zrozumieć historię wulkanów” – powiedział Garcia. „W szczególności dlaczego niektóre z nich są ogromne, a inne pozostają małe”.
Co powoduje, że pióropusz płaszcza z czasem się nagrzewa
Jeśli źródło punktowe nagrzewa się, co je zasila?
Badacze wskazują na dolną część płaszcza. Porusza się tam gęsty, gorący materiał. Ruch ten prawdopodobnie powoduje długotrwałe ocieplenie obserwowane przez 47 milionów lat.
Zmienia to nasze rozumienie cyklu życia punktowego źródła ciepła. To nie jest wymierająca głownia. To piec, który prawdopodobnie podkręca ciepło.
Konsekwencje tego wykraczają daleko poza Hawaje. Jeśli podstawowy model punktowych źródeł ciepła – gorący rozruch i powolne chłodzenie – jest błędny, musimy ponownie rozważyć, w jaki sposób powstały inne łańcuchy wulkaniczne.
Dane nie kłamią. Temperatura wzrosła. Wulkany urosły do kolosalnych rozmiarów. Teoria musi się zmienić.
Być może nie znamy jeszcze pełnego mechanizmu tego ruchu dolnego płaszcza. Ogrzewanie trwa. Płyta nadal się porusza.
A historia wciąż jest zapisana w lawie.
