For første gang har videnskabsmænd bevis for, at et lag dybt under Jordoverfladen kan skabe vulkaner.
Laget, kendt som overgangszonen, lurer i jordens mantel mellem 400 og 640 kilometer under skorpen. Denne zone er rig på vand, krystaller og smeltet sten.
Undersøgelsen fandt, at disse superhotmaterialer kan perkolere til overfladen for at danne vulkaner.
Videnskabsfolk har længe vidst, at vulkaner dukker op, når tektoniske plader på toppen af Jordens mantel konvergerer, eller når mantelrøver danner hotspots på jordskorpen, ligesom bumser, der bryder ud på en persons ansigt. Men indtil nu vidste videnskabsmænd ikke, at overgangsområdet - en region, der er klemt fast mellem den øvre og nedre kappe - var involveret, sagde forskerne.
"Vi fandt en ny måde at fremstille vulkaner på," siger seniorforsker Esteban Gazel, lektor ved Institut for Jord- og atmosfærevidenskab ved Cornell University, sagde i en erklæring. "Dette er første gang, vi fandt en klar indikation fra overgangsområdet dybt i jordens mantel om, at vulkaner kan danne denne måde."
Forskerne fandt opdagelsen ved at studere en 2.600 fod lang (790 meter) kerneprøve, der blev boret i Bermuda i 1972. Denne kerne ligger nu ved Dalhousie University i Nova Scotia, hvor den blev undersøgt af studiemedforfatter Sarah Mazza, en forsker i planetologi ved Universitetet i Münster i Tyskland.
Hun forventede, at kernen skulle vise, at vulkanen, der gjorde Bermuda, stod fra en mantelplym, hvilket er, hvordan Hawaii dannede sig. Men ved analyse af kernens signaturisotoper eller versioner af elementer; vandindhold; og andre forbindelser, fandt hun noget andet helt.
Det ser ud til, at netop dette sted i overgangsområdet - beliggende dybt under Atlanterhavet - delvis blev skabt af subduktionsbegivenheder under dannelsen af superkontinentet Pangea. For omkring 30 millioner år siden førte en forstyrrelse i overgangsområdet, sandsynligvis relateret til mantelstrømmen, magma fra zonen til bølgen mod jordoverfladen, opdagede Mazza og hendes kolleger. Denne kraftige magma dannede på sin side den nu sovende vulkan under Atlanterhavet, der gjorde Bermuda.
”Jeg havde først mistanke om, at Bermudas vulkanske fortid var speciel, da jeg prøvede kernen og bemærkede de forskellige strukturer og mineralogi, der blev bevaret i de forskellige lavastrømme,” sagde Mazza i erklæringen. "Vi bekræftede hurtigt ekstreme berigelser i sporelementskompositioner. Det var spændende at gå over vores første resultater ... Bermudas mysterier begyndte at udfolde sig."
Kerne gåte
Da Mazza og hendes kolleger studerede kernen, fandt de geokemiske underskrifter, der matchede dem fra overgangsområdet. Disse ledetråd inkluderede større mængder krystalkapslet vand sammenlignet med subduktionszoner eller regioner, hvor en tektonisk plade dykker under en anden, sagde hun.
Der er så meget vand i overgangsområdet, det kan danne mindst tre oceaner, sagde Gazel. Men snarere end at opretholde havlivet, som vandet over skorpen gør, hjælper vandet i overgangsområdet klipper med at smelte.
Nu, hvor forskere ved, at forstyrrelser i overgangsområdet kan føre til dannelse af vulkaner, vil de sandsynligvis finde flere tilfælde af dette geologiske fænomen på Jorden, sagde forskerne.
"Med dette arbejde kan vi demonstrere, at Jordens overgangszone er et ekstremt kemisk reservoir," sagde Gazel. "Vi er lige nu begyndt at erkende dens betydning med hensyn til global geodynamik og endda vulkanisme."
