本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
编者注:记者兼船员凯瑟琳·艾登特正在“亚特兰蒂斯”号研究船上进行为期一个月的航行,以探索东部热带太平洋的海底火山活动,以及其他研究项目。这是为ScientificAmerican.com撰写的关于本次发现之旅的第一篇博文
北纬 02º36',西经 94º47' ——在“亚特兰蒂斯”号研究船下方数千英尺处,三个人正在海底漫游。借助水深地形图——海底地形图——指引方向,两位科学家和一位驾驶员滑过布满海山、火山和小山谷的崎岖地貌。周围一片漆黑——他们只能借助自带的灯光看到眼前的东西。他们已经在海底待了几个小时,采集岩石样本、拍照和录像。很快,他们将穿过深海返回船上。
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这三人乘坐“阿尔文”号潜水器冒险进入海底,这是探索加拉帕戈斯裂谷中心(GSC)的26次潜水中的第一次。在夏威夷大学地质学家、首席科学家约翰·辛顿的领导下,由20位地质学家、地球物理学家和地球化学家组成的团队将花费30天时间绘制GSC地图并进行采样,以期更好地了解火山喷发如何影响这条大洋中脊。
加拉帕戈斯裂谷中心位于加拉帕戈斯群岛北部,存在于两个构造板块的边界,南面是纳斯卡板块,北面是科科斯板块。这条锯齿状的 Z 形裂谷东西走向,拥有许多地质特征,包括东部的热点区域和西部的数百座海山。
科学家们知道,GSC 是一个扩张区域——这意味着在两个分离的板块之间,熔岩流正在缓慢地创造新的海底。他们也知道,西部的崎岖地形,布满了海山和其他地形高地,与东部发现的更平坦、更均匀的地貌不同。但他们不确定 GSC 的各种特征是如何形成的,以及它们之间是如何相互关联的。
在接下来的一个月里,辛顿和科学团队将尝试解释这条山脊是如何形成的。他们将用前半段行程研究 GSC 西部的地形——该区域的地貌似乎与其他未受热点影响的大洋中脊更为一致。在后半段,科考船将向东航行数百英里,科学团队将考察热点如何影响那里的地貌。
在整个行程中,他们将探讨诸如此类的问题:熔岩冷却后的形态或构造如何沿 GSC 变化?这意味着什么?熔化过程是如何运作的?熔岩是如何喷发的——是局部的还是在长距离范围内扩散?沿山脊不同位置的熔岩供应有何不同?过去的喷发规模有多大?持续了多久?
为了回答这些问题,辛顿寻求了“阿尔文”号船员的帮助,他们由 7 名驾驶员和技术人员组成,他们将带领科学家们到达海底,亲眼目睹这片地貌是如何演变的。他们还将依靠伍兹霍尔海洋研究所的科学家和工程师的工作,他们操作“哨兵”号,这是一种能够绘制海底地图的自主水下航行器,用于侦察以前未研究过的地方,并帮助他们决定将“阿尔文”号派往何处。最后,他们将利用“阿尔文”号返回船后的夜间时间,使用遥控摄像机拖曳系统进行探索,该系统还可以采集岩芯样本。
辛顿说,科学团队成员来自冰岛到夏威夷等地,对火山事件的知识和理解深度非常广。通过研究 GSC,这些科学家希望为更好地理解全球范围内的海底火山事件做出贡献。
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图片:马克·斯皮尔,伍兹霍尔海洋研究所 摄影