Bu esrarengiz soğuk noktalar, gezegenin evrimi hakkında önemli kimyasal ipuçları sağlayabilir.
6 Ocak'ta Science dergisinde yayınlanan bir rapora göre, Güney Atlantik'teki Ascension Adası gibi volkanik sıcak noktalar, şaşırtıcı bir kökene sahip olabilir.
Bilim insanları uzun zamandır bu adaların, Dünya'nın mantosunun derinliklerinden fışkıran termal buhar tarafından körüklendiğini düşünüyorlardı. Bununla birlikte, araştırmacılar dünyanın dört bir yanındaki volkanik sıcak noktaların ve okyanus ortası sırtların sıcaklıklarını karşılaştırdıklarında, bu sözde sıcak noktaların çoğunun aslında oldukça soğuk olduğunu buldular.
Los Angeles California Üniversitesi'nden jeofizikçi ve bulguların ortak yazarı Carolina Lithgow-Bertelloni, bu bölgelerdeki koşulların, lavların derin mantodan yukarı çıkması için yeterince sıcak olmayabileceğini söylüyor. Bu esrarengiz sıcak noktaların nasıl oluştuğunu anlamak, Dünya yüzeyinin altındaki daha sığ derinliklerde iş başında olan jeolojik süreçler hakkında önemli ipuçları sağlayabilir.
Dünyadaki volkanik aktivitenin çoğu, okyanus ortası sırtlar olarak adlandırılan su altı dağ sıralarının bulunduğu tektonik plakalar arasındaki sınırlarda meydana gelir. Lithgow-Bertelloni, "Bu okyanus ortası sırtlarında, üzerinde yaşadığımız kabuğun altındaki malzeme yukarı doğru yükseliyor ve eriyor ve volkanizma oluşturuyor ve bunun sonucunda plakalar ayrılıyor ve yeni okyanus tabanı oluşuyor" diyor. "Bu, gezegenin içindeki büyük ölçekli hareketlerin bir ifadesidir."
Bununla birlikte, nadir durumlarda, volkanlar farklı süreçler tarafından oluşturulur ve okyanus ortası sırtlarından çok uzakta ortaya çıkabilir. Bu ikinci kategori, Hawaii ve Galapagos'un volkanik adalarını içerir. En yaygın olarak kabul edilen açıklama, aşırı ısınmış bulutların bu sıcak noktalarda büyük derinliklerden, hatta belki de Dünya'nın kayalık mantosu ile çekirdek arasındaki sınırdan yükseldiğidir. Yükselen sıcak bulutlar, onu çevreleyen kayayı eriterek sonunda yüzeyden püsküren magmayı oluşturur. Bulutların üzerindeki tektonik plaka hareket ettikçe, zamanla bir yanardağ zinciri oluşur.
Bilim insanları, bu bölgelerde lav soğuduğunda oluşan bazaltik kayanın, okyanus ortası sırtları boyunca oluşan bazalttan farklı kimyasal özelliklere sahip olduğunu bulmuşlardır. Lithgow-Bertelloni, “Derinlerden sıcak malzeme geliyorlarsa, bize başka hiçbir şekilde erişemeyeceğimiz iç kimyaya ve gezegenin kimyasal evrimine dair bir pencere açarlar” diyor.
Okyanus ortası sırtların sıcaklığı, manto içindeki tipik sıcaklıkları temsil etmelidir. Yukarı doğru yükselmek için, bir bulutun çevresindeki kayadan 100 ila 150 santigrat derece arasında daha sıcak olması gerekir. Lithgow-Bertelloni, "Tüm manto boyunca yükselebilmeleri için okyanus ortası sırtından daha sıcak olmaları gerekiyor" diyor.
Araştırmacılar, sıcak nokta bazaltlarının, okyanus ortası sırtlarından yaklaşık 100 ila 300 santigrat derece daha yüksek sıcaklıklarda eridiğini tahmin ediyor. Bununla birlikte, Lithgow-Bertelloni, belirli bir sıcak nokta için tahminlerin genellikle tutarsız olduğunu ve yalnızca mantonun üst kısmındaki, bulutların çıktığı derinliklerin çok üzerindeki sıcaklıkları yansıttığını söylüyor.
Araştırmacılar, okyanus ortası sırtların ve volkanik sıcak noktaların altındaki 600 kilometreye kadar olan sıcaklıkları belirlemenin anahtarının depremler olduğunu söylüyor. Bir deprem meydana geldiğinde, sismik dalgalar şeklinde büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Bu dalgaların hareket etme ve sismometrelere ulaşma hızı, çevreleyen kayanın bileşimine, derinliğine ve sıcaklığına bağlı olarak değişir.
Araştırmacılar, bilinen 46 okyanus sıcak noktasındaki sıcaklığı anlamak için dünyanın dört bir yanından gelen sismik ölçümlere dayanan bir model kullandılar. Ekip ayrıca okyanus ortası sırtlardaki ortalama sıcaklığın kabaca 1.388 santigrat derece olduğunu da hesapladı.
Lithgow-Bertelloni, "İnanılmaz derecede ilginç ve şok edici bulduğumuz, sıcak noktaların çoğunun gerçekten o kadar sıcak olmamasıydı" diyor.
O ve meslektaşları, üç farklı sıcak nokta kümesi belirledi. Araştırmacılar, iyi belgelenmiş buluta sahip 26 sıcak noktayı sıfırladıklarında, 12'sinin gerçekten sıcak olduğunu ve sıcaklıkların okyanus ortası sırtlarından 155 santigrat derece veya daha fazla olduğunu belirlediler. Bununla birlikte, 10 sıcak nokta yalnızca ılıktı ve sıcaklıklar okyanus ortası sırtlarından 50 ila 136 santigrat derece daha sıcaktı. Ek bir dört tanesi düpedüz soğuktu, sıcaklıkları okyanus ortası sırtlarına benzer veya onlardan daha soğuktu.
En sıcak noktalar kümesi İzlanda, Samoa, Galapagos ve Hawaii volkanlarını içeriyordu. Bermuda ve Kanarya Adaları'nda da sıcak noktalar bulunurken, Kuzey Atlantik'teki Kamerun, Ascension Adası ve Great Meteor veya New England sıcak noktasında aslında soğuk olan sıcak noktalar bulundu.
Lithgow-Bertelloni, "Hala sıcak noktalarımız var ve bu sıcak noktalar derin ve eski bir alana ait materyalleri yansıtıyor, ancak bunlardan çok fazla yok" diyor. "Geri kalanlar farklı, bu da yeni topraklarda olduğumuz anlamına geliyor."
Bir açıklama, soğuk ve ılık sıcak noktaların manto içinde nispeten sığ derinliklerden kaynaklanabileceğidir. Lithgow-Bertelloni, "Belki de bu [derin] bulutların sıcak başladığını ve sonra soğuk olan malzemede sıkışıp kaldıklarını önerdik" diyor. “Bu onları tamamen durdurmaz; hala yükselebilirler, ancak soğurlar ve daha yavaş yükselirler.”
Araştırmacıların geliştirdiği sıcaklık tahminleri için bir belirsizlik kaynağı, depremlerin ve etkinliklerini kaydeden sismometrelerin dünya çapında eşit olarak dağılmamış olmasıdır. Lithgow-Bertelloni, "Yani dünyanın iç kısmıyla ilgili kapsamımız tam değil" diye kabul ediyor.
Yine de bulgular, yüzeyde benzer görünen volkanik adaların çok farklı kökenlere sahip olabileceğini gösteriyor. Bir sonraki adım olarak, araştırmacılar volkanik alanların Pasifik, Atlantik ve Hint Okyanusları arasında nasıl farklılık gösterdiğini keşfedecekler.
Lithgow-Bertelloni, "Bu sırtlar gezegenin antik tektonik tarihini kaydediyor" diyor. Bu tarih, "sırtların sıcaklıkları ve sırtlar ile bu okyanus havzalarındaki sıcak noktalar arasındaki sıcaklık farkları tarafından ortaya çıkarılabilir."