Τα hotspots που δημιούργησαν ηφαιστειακά νησιά όπως αυτά της Χαβάης, της Ισλανδίας και των νησιών Γκαλαπάγκος μπορεί συχνά να αποδειχθούν εκπληκτικά δροσερά, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τέτοια hotspots μπορεί να μην προέρχονται πάντα από γιγάντια λοφία καυτής καύσης βράχος αναβλύζει από κοντά στον πυρήνα της Γης όπως πίστευαν προηγουμένως, σημείωσαν οι επιστήμονες.

Τα ηφαίστεια βρίσκονται συνήθως κοντά στα όρια των τεκτονικών πλακών, που γεννιούνται από συγκρούσεις μεταξύ αυτών των γιγαντιαίων πλακών βράχου καθώς παρασύρονται στην κορυφή του στρώματος του μανδύα μεταξύ του πυρήνα και του φλοιού της Γης. Κλασικά παραδείγματα τέτοιων ηφαιστείων είναι αυτά που αποτελούν το λεγόμενο Δαχτυλίδι της Φωτιάς στο χείλος του Ειρηνικού.

Ωστόσο, τα ηφαίστεια μερικές φορές εκρήγνυνται στη μέση των τεκτονικών πλακών. Οι πηγές αυτών των hotspot μπορεί να είναι λοφία μανδύα, μανιταρόμορφες κολόνες από καυτή πέτρα που ανηφορίζουν από τον βαθύ μανδύα για να φουσκώσουν το υπερκείμενο υλικό σαν φυσητήρα. Καθώς οι τεκτονικές πλάκες περιπλανώνται πάνω από τέτοια λοφία, οι γεωλόγοι πιστεύουν ότι μπορούν να αναδυθούν αλυσίδες ηφαιστειακών νησιών.

Προηγούμενη έρευνα έδειξε ότι τα ηφαιστειακά θερμά σημεία είναι περίπου 100 έως 300 βαθμούς Κελσίου (180-540 F) θερμότερα από τις κορυφογραμμές του μέσου ωκεανού, όπου το μάγμα ανεβαίνει καθώς οι τεκτονικές πλάκες εξαπλώνονται κάτω από το νερό. Αυτό υποστήριξε την άποψη ότι τα hotspot θερμαίνονται από την ύλη κοντά στον θερμό πυρήνα της Γης και τις μεσαίες κορυφογραμμές του ωκεανού από ψυχρότερους βράχους του μανδύα.

Τώρα οι επιστήμονες διαπιστώνουν ότι πολλά hotspot είναι δραματικά πιο δροσερά από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως, εγείροντας ερωτήματα σχετικά με την προέλευσή τους. «Ένα σημαντικό κλάσμα hotspot δεν ταιριάζει με το κλασικό λοφίο μοντέλο», δήλωσε ο Vedran Lekic, σεισμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Maryland, College Park, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτή τη μελέτη.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ανέλυσαν την ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων που κυματίζουν τον μανδύα κάτω από τα ωκεάνια hotspots και τις κορυφογραμμές για να υπολογίσουν τις θερμοκρασίες σε αυτές τις τοποθεσίες. (Τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν πιο γρήγορα μέσα από το κρύο βράχο.)

Περίπου το 45% των hotspots είναι περισσότερο από 155 C (279 F) θερμότερες από τις κορυφογραμμές του μέσου ωκεανού. Ωστόσο, περίπου το 40% είναι μόνο 50 έως 136 C (90-245 F) θερμότερο από τις κορυφογραμμές του μέσου ωκεανού, δεν είναι ιδιαίτερα ζεστό και επομένως δεν είναι αρκετά πλεούμενο για να υποστηρίξει την ενεργή ανάδυση του βράχου από το βαθύ μανδύα. Επιπλέον, περίπου το 15% των hotspot είναι ιδιαίτερα κρύα, μόνο 36 C πιο ζεστά ή λιγότερο από τα μεσαίακορυφογραμμές των ωκεανών.

Για να ρίξουν φως στην προέλευση αυτών των διαφορετικών ποικιλιών hotspots, οι επιστήμονες εξέτασαν επίσης την αναλογία σπανιότερου ηλίου-3 προς το πιο κοινό ήλιο-4 στο βράχο τους. (Οι ατομικοί πυρήνες του ηλίου-3 έχουν ο καθένας μόνο ένα νετρόνιο, ενώ οι πυρήνες ηλίου-4 έχουν ο καθένας δύο.)

Το ήλιο που βρίσκεται στον φλοιό της Γης είναι ως επί το πλείστον ήλιο-4 που προκύπτει από τη διάσπαση του ουρανίου και άλλων ραδιενεργών ισοτόπων με την πάροδο του χρόνου, ενώ το ήλιο από βαθιά μέσα στη Γη είναι πλουσιότερο σε ήλιο-3, πιθανότατα από δεξαμενές αρχαίου υλικού που διατηρεί την αρχική αναλογία μεταξύ αυτών των ισοτόπων κατά τις πρώτες μέρες της Γης. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα θερμά σημεία είχαν πολύ υψηλότερη αναλογία ηλίου-3 προς ήλιο-4 από τα ψυχρά hotspots.

Αν και το κλασικό μοντέλο των hotspots που προέρχονται από λοφία που αναβλύζουν από τον βαθύ μανδύα μπορεί να εξηγήσει τα καυτά σημεία, συμπεριλαμβανομένων των περισσότερων από τα διάσημα, όπως εκείνα που βρίσκονται κάτω από τη Χαβάη, την Ισλανδία, τα Γκαλαπάγκος, τη Σαμόα και το Νησί του Πάσχα, «ίσως η αλήθεια είναι ότι μόνο μερικά hotspots συμπεριφέρονται πραγματικά όπως το κλασικό μας μοντέλο των λοφίων και των καυτών σημείων του μανδύα», δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης Carolina Lithgow-Bertelloni, γεωδυναμική στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες.

«Αυτό ενισχύει αυτό που έχουν υποστηρίξει προηγουμένως ορισμένοι ερευνητές, το οποίο είναι ότι ο όρος «hotspot» είναι παραπλανητικός και ότι τα ηφαίστεια που δεν ταιριάζουν με το τεκτονικό παράδειγμα της πλάκας θα πρέπει μάλλον να αναφέρονται ως «ανωμαλίες τήξης», δήλωσε ο σεισμολόγος Ross Maguire από το Πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικού, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα.

Τα πιο ψυχρά σημεία μπορεί να προέρχονται από τον ανώτερο μανδύα ή από αργά κινούμενα βαθιά νέφη που έχουν περισσότερο χρόνο να κρυώσουν ή από βαθιά νέφη που αλληλεπιδρούν και ψύχονται στροβιλιζόμενοι μανδύας βράχος. “Εάν αυτό είναι πραγματικό, θα είναι πρόκληση για τους γεωδυναμικούς να εξηγήσουν ένα τέτοιο εύρημα”, δήλωσε ο Bernhard Steinberger, γεωδυναμικός στο Γερμανικό Ερευνητικό Κέντρο Γεωεπιστημών στο Πότσνταμ, ο οποίος δεν ήταν μέρος αυτής της εργασίας. «Αυτά τα αποτελέσματα αναμφίβολα θα πυροδοτήσουν νέα έρευνα».

Συνολικά, “η κλασική άποψη των λοφίων δεν είναι τόσο ελαττωματική από όσο πιο περίπλοκη από ό,τι παρουσιάστηκε πριν από 30 έως 50 χρόνια”, είπε ο Lithgow-Bertelloni.

Αντίθετα, αυτό το έργο “υποδεικνύει μια πολύ μεγαλύτερη ποικιλία μεταξύ των λοφίων”, είπε ο Steinberger. “Είναι σαν κάθε φορά που βλέπετε μια νέα κοντινή θέα ενός πλανήτη ή σελήνης. Έχει μερικά εντελώς απροσδόκητα χαρακτηριστικά. Αλλά είναι ακόμα στρογγυλό.”

Στο μέλλον, οι επιστήμονες θα ήθελαν να αναλύσουν κάθε hotspot με περισσότερες λεπτομέρειες για να αποκτήσουν ακόμα καλύτερη αίσθηση των θερμοκρασιών τους, είπε ο Lithgow-Bertelloni. Στοχεύουν επίσης να διεξαγάγουν περισσότερες προσομοιώσεις υπολογιστή δοκιμάζοντας διάφορα δροσερά hotspot σενάρια, πρόσθεσε.

Οι ερευνητές αναλύουν τα ευρήματά τους στο τεύχος του περιοδικού στις 7 Ιανουαρίου Επιστήμη.

Αυτή η ιστορία αναδημοσιεύεται από το Inside Science. Διαβάστε την αρχική ιστορία εδώ. Χρησιμοποιείται με άδεια. Το Inside Science είναι μια εκδοτικά ανεξάρτητη υπηρεσία ειδήσεων του Αμερικανικού Ινστιτούτου Φυσικής.