地质学家和生物学家即将钻探地球上最年轻的岛屿之一：小小的苏尔特塞岛，它是在1963年至1967年间冰岛西南海岸外一系列火山爆发中形成的。下个月，该团队计划在苏尔特塞岛中心钻两个孔，以探索温暖的火山岩、冰冷的海水和地下微生物如何相互作用。
这将是有史以来对新生海洋岛屿内部结构最详细的观察。“苏尔特塞岛是我们获得此类火山活动详细图像的最佳机会——海洋岛屿是如何开始形成的，”冰岛雷克雅未克大学的火山学家马格努斯·古德蒙德森说。
研究结果可能有助于解释热液矿物如何加强岛屿的岩石，使其能够承受北大西洋的冲击。工程师们或许能够 利用这些秘密来生产更坚固的混凝土。
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在苏尔特塞岛深处，科学家们计划更多地了解埋藏的微生物如何啃食岩石，从矿物质和热流体中提取能量。“如果我们能够解决这个问题，我们将更接近于回答 深层地壳生物圈在维持和塑造我们当今环境中所起的作用，”挪威卑尔根大学的地质微生物学家斯特芬·约根森说。
其中一个孔将与1979年钻探的181米深的孔平行，使科学家能够比较微生物种群随时间的变化情况。第二个孔将以一定角度钻入，以探索渗入构成苏尔特塞岛的火山坑裂缝网络的热水。如果一切顺利，这两个孔都将穿透到原始海底，即1960年代喷发前的海底，大约在地下190米处。
地下有什么
苏尔特塞岛面积仅1.3平方公里，是研究人员研究 新生岛屿生物地理演化的天然实验室，因为植物在那里播种，海鸟在那里定居。它是联合国教育、科学及文化组织（教科文组织）世界遗产地，专门用于科学研究。“这是地球上最原始的环境之一，”犹他大学盐湖城分校的地质学家、这项耗资140万美元的项目首席研究员玛丽·杰克逊说，该项目部分由国际大陆科学钻探计划资助。
7月28日，冰岛海岸警卫队计划开始通过约100架次直升机飞行，将60吨钻探设备和其他物资运往苏尔特塞岛。“这是我参与过的最复杂的后勤作业，”古德蒙德森说。严格的环境法规要求将所有废物从岛上清除，包括用作钻井液的无菌海水。即使钻探工作每天24小时进行，任何时候也只允许12人在苏尔特塞岛上。其他人将留在邻近的赫伊马岛，那里的一个仓库将被临时改造成岩芯分析实验室。
微生物学家继续监测1979年的钻孔，那里的最高温度已从140°C缓慢冷却至约130°C。雷克雅未克Matís食品和生物技术研究所的微生物学家维戈·马丁森说，现在这里充满了可能原产于苏尔特塞岛的各种微生物。据认为，这些生物是从下方的海水中在岩石上定居的，并受到灼热岩石的保护，免受上方污染。马丁森预计在新孔中会发现类似类型的微生物，包括细菌、古细菌和病毒。
在新孔钻成后，工程师将把五个培养室降到不同的深度。这些培养室将保持一年，然后被取出，以便研究人员可以确定哪些生物在其中定居。马丁森说，监测哪些微生物进入以及进入的速度有多快，将为科学家提供一个前所未有的机会来研究深层生物圈如何在空间和时间上演化。
岩石底部
与此同时，团队中的地质学家和火山学家将研究第二个倾斜的孔。“这将使我们能够重建地下层连接的方式——我们称之为火山的结构，”澳大利亚霍巴特塔斯马尼亚大学的地质学家乔斯林·麦克菲说。
钻探应该揭示苏尔特塞岛喷发的最早阶段——在1963年11月它突破海面之前，引起了一艘路过渔船上厨师的注意。在海水和热量的混合中，热液矿物在火山岩内部形成。这使得岩石孔隙度降低，并有助于支撑其抵抗海浪的侵蚀。杰克逊说，钻取的岩芯应该揭示这些矿物是如何随着时间推移形成的，现代科学家或许能够从这个过程中获得启示，为核废料容器等结构建造更坚固的混凝土。
古德蒙德森说，由于如此加固，苏尔特塞岛的核心很可能在数千年内保持岛屿状态。这与许多火山岛形成鲜明对比，例如2014年在汤加附近出现的一个火山岛，但已经侵蚀了40%。“由于绝大多数这些岛屿都会消失，我们很可能大大低估了海洋中海平面或略低于海平面发生的喷发的次数和规模，以及相关的火山风险，”新西兰陶波GNS科学研究所的火山学家尼科·福尼耶说。
美国地质调查局门洛帕克分局的荣誉地质学家詹姆斯·摩尔说，无论苏尔特塞岛的钻探结果如何，都应该极大地推进从1979年项目中获得的快照，他是早期项目的负责人。“我们做了很多现在要测试的估计，”他说。“感觉太棒了。”
本文经许可转载，并于2017年7月21日首次发表。