Skjult magma-lag kunne spille en rolle i udformningen af den geologiske ansigt af vores planet.
Videnskabsfolk har opdaget et lag med væskeformet smeltet sten i Jordens kappe, der kan være ansvarlig for glidebevægelserne på planetens massive tektoniske plader.
Opdagelsen kan have vidtrækkende konsekvenser, fra forståelse af de grundlæggende geologiske funktioner på planeten til ny indsigt i vulkanisme og jordskælv.
Havforskere trækker en vellykket gendannet marinelektromagnetisk modtager ind. Kredit: Kerry Key
Forskningen blev finansieret af National Science Foundation (NSF) og rapporteres i denne uges nummer af tidsskriftet Nature af Samer Naif, Kerry Key og Steven Constable fra Scripps Institution of Oceanography (SIO) og Rob Evans of the Woods Hole Oceanographic Institution.
”Dette nye billede forbedrer vores forståelse af den rolle, som væsker, både havvand og dyb underjordisk smelter, spiller i styring af tektoniske og vulkanske processer,” sagde Bil Haq, programdirektør i NSFs Division of Ocean Sciences, som finansierede arbejdet gennem NSF Direktoratet for Geovidenskabets MARGINS (nu GeoPRISMS) -program.
Videnskabsmændene opdagede magma-laget ved Mellemamerikas grøft ud for Nicaraguas bredder.
Kort over undersøgelsesregionen, hvor forskningen blev udført. Kredit: Scripps Institution of Oceanography
Ved hjælp af avanceret havbunden elektromagnetisk billeddannelsesteknologi, der var banebrydende på SIO, afbildede forskerne et 25 kilometer tykt lag delvis smeltet mantelberg under kanten af Cocos-pladen, hvor det bevæger sig under Mellemamerika.
De nye billeder af magma blev fanget under en ekspedition i 2010 ombord på forskningsskibet Melville.
Efter at have udsat en lang række havbundsinstrumenter, der registrerede naturlige elektromagnetiske signaler for at kortlægge træk i skorpen og mantlen, indså forskerne, at de havde fundet magma på et overraskende sted.
”Dette var helt uventet,” sagde Key. ”Vi gik ud for at få en idé om, hvordan væsker interagerer med pladeduktion, men vi opdagede et smeltelag, som vi ikke forventede at finde.”
I årtier har videnskabsmænd drøftet de kræfter, der tillader planetens tektoniske plader at glide hen over Jordens mantel.
Orange-farvet område omgivet af en stiplet linje angiver for nylig opdagede magma-lag. Kredit: Scripps Institution of Oceanography
Undersøgelser har vist, at opløst vand i mantelmineraler resulterer i en mere duktil mantel, der ville lette tektoniske pladebevægelser, men i mange år manglede klare billeder og data, der kræves for at bekræfte eller benægte denne idé.
”Vores data fortæller os, at vand ikke kan rumme de funktioner, vi ser,” sagde Naif. ”Oplysningerne fra de nye billeder bekræfter tanken om, at der skal være en vis mængde smelte i den øvre mantel. Det er hvad der skaber denne duktile opførsel for plader at glide. ”
Den marine elektromagnetiske teknologi, der blev anvendt i undersøgelsen, stammer fra Charles “Chip” Cox, en emeritus oceanograf ved SIO, og i de senere år videreudviklet af Constable og Key.
De har samarbejdet med energisektoren om at anvende denne teknologi til at kortlægge offshore olie- og gasreservoirer.
Forskerne siger, at deres resultater vil hjælpe geologer med bedre at forstå strukturen af den tektoniske pladegrænse, og hvordan det påvirker jordskælv og vulkanisme.
”En af de langsigtede konsekvenser af vores resultater er, at vi vil forstå mere om pladegrænsen, hvilket kan føre til en bedre forståelse af jordskælv,” sagde Key.
Forskerne forsøger nu at finde kilden, der leverer magmaen i det nyligt opdagede lag.
Seafloor Electromagnetic Methods Consortium hos SIO understøttede også forskningen.
Via NSF