研究人員挑戰(zhàn)了教科書上關(guān)于地球結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，即致密金屬地核內(nèi)的物質(zhì)始終停留在原地。5月21日，一項(xiàng)發(fā)表于《自然》的研究表明，對(duì)夏威夷火山群島巖石的分析可能首次提供了最有力的證據(jù)，證明地核物質(zhì)確實(shí)正在“泄漏”，并被熱巖漿柱一路推至地表。

“這些數(shù)據(jù)將成為地球化學(xué)界重新思考地幔和地球歷史的重要依據(jù)。”美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所的地球化學(xué)家Forrest Horton表示。

此前，有關(guān)某些同位素相對(duì)豐度的研究曾暗示，部分火山巖含有來(lái)自地核的物質(zhì)。在加拿大巴芬島的一些巖石中，氦-3含量相比更常見的氦-4高得多，鎢和氫同位素的比例也存在異常。這些特征可能指向源自地表以下約2900公里，即主要由鐵和鎳構(gòu)成的地核與巖石地幔交界處的物質(zhì)交換。

但論文作者之一、德國(guó)哥廷根大學(xué)的地球化學(xué)家Matthias Willbold指出，這些早期的同位素線索“并非確鑿無(wú)疑”。“氦和氫不是地核的特征元素，它們也可能是地幔的一部分。”

為了尋找更有說(shuō)服力的證據(jù)，Willbold和合作者將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向釕——一種與鉑類似的稀有金屬，已知在地核中富集。他們測(cè)量了夏威夷巖石樣本中原子量為100、101和102的釕原子相對(duì)含量。

Willbold表示，夏威夷是尋找可能源自地幔最深處的巖石的理想地點(diǎn)，因?yàn)橄耐娜簫u由“熱點(diǎn)”形成，那里的巖漿被認(rèn)為源自地幔最深處，穿透地殼噴發(fā)而出。

為獲得可靠數(shù)據(jù)，論文通訊作者、哥廷根大學(xué)的地球化學(xué)家Nils Messling改進(jìn)了從巖石樣本中提取微量釕的技術(shù)，然后利用質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。“預(yù)期的差異如此小，以至于此前的分析方法無(wú)法捕捉這種信號(hào)。”

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些釕同位素特征與地殼其他區(qū)域觀察到的特征存在顯著差異。這一結(jié)果與人們對(duì)地球地質(zhì)歷史的預(yù)期一致。地核形成于40多億年前，而地幔和地殼則包含大量后來(lái)隕石撞擊產(chǎn)生的物質(zhì)。這意味著這些不同區(qū)域具有獨(dú)特的同位素濃度，可能反映在地核與地幔、地殼間的差異上。

Willbold表示，這一結(jié)果還證明，攜帶物質(zhì)至地表的巖漿柱“必定始于地核-地幔邊界”。Horton認(rèn)為這些證據(jù)具有說(shuō)服力，但他補(bǔ)充說(shuō)，現(xiàn)在完全排除其他解釋可能為時(shí)過(guò)早。進(jìn)一步的證據(jù)可能來(lái)自對(duì)其他火山熱點(diǎn)樣本的研究。

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