本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
编者按:记者兼船员凯瑟琳·艾登特正在搭乘“亚特兰蒂斯号”研究船,进行为期一个月的航行,以探索东热带太平洋地区的海底火山活动以及其他研究项目。这是详细介绍《ScientificAmerican.com》本次发现之旅的第二篇博文
“亚特兰蒂斯号”研究船的船体下方的水面平静如镜,船只漂浮在本月航程的第一个科学站点。潜水器“阿尔文号”已经发射,正在进行一个半小时的下潜,前往数千英尺深的海底。
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在潜水器内部,首席科学家约翰·辛顿(夏威夷大学)和朱莉·鲍尔斯博士(明尼苏达大学)正在为他们接近海底后将看到的火山地貌做准备。
他们正在使用由驾驶员引导的潜水器,探索加拉帕戈斯群岛扩张中心(GSC)的主脊,这是一个位于加拉帕戈斯群岛以北约 120 英里的中洋脊。
两位科学家在过去几天里一直在仔细研究地图,并决定他们想要沿着 GSC 探索哪些地貌。测深地图暗示了山脊的一部分布满了宽度和高度各异的海山,有些海山带有被称为破火山口的凹陷,另一些则是顶部平坦的台地。在一些海山之间,存在着被称为地堑的深槽。
该区域被认为是“正常”的中洋脊,这意味着它表现出许多火山地貌,例如海山,科学家们期望在 GSC 这样的地方找到这些地貌。
海山是由岩浆喷发形成的,当熔岩通过地幔中部分熔化的次层(称为软流圈)渗流到地壳时,就会发生岩浆喷发。在这里,极端的高温和高压迫使熔岩穿过地球的各层,在整个地幔中像混乱的熔岩管道系统一样纵横交错。
随着板块分离,岩石圈或地壳像盖子一样被移开,让来自液态软流圈的熔融岩石渗流出来。
结果是:沿着中洋脊轴线的水下山脉和山丘。
一般来说,海山底部较宽,侧面陡峭,顶部平坦或塌陷。它们可以从海底升起几英尺,也可以向上 thrust 数千英尺进入水柱。
在这次航行中,辛顿和鲍尔斯探索了一座让辛顿想起企鹅的海山,促使他用西班牙语将其命名为“Pinguino”。透过位于潜水器左舷(左侧)的舷窗向外看,在辛顿看来,这座 350 英尺高的海山覆盖着枕状熔岩,几乎没有沉积物覆盖。
枕状熔岩是在熔融岩石以非常缓慢的速度被推到海底时形成的。当熔融岩石到达地壳时,它会迅速冷却和硬化。冷却后的熔岩充当了后面熔岩的绝缘层,并且这种形态缓慢地生长成球根状的岩石块。岩石的外部呈玻璃状——坚硬而有光泽——而内部可能包含各种矿物的小晶体,例如橄榄石,它是镁、铁、氧和硅的化合物。
当他们围绕“Pinguino”滑行时,鲍尔斯和辛顿注意到岩石上缺乏沉积物覆盖。这一观察结果让辛顿和鲍尔斯认为熔岩相当年轻——可能只有几百年的历史。
这里也有很多枕状熔岩,这促使辛顿形成了一个假设:也许这个地区的海山是由同一次火山喷发形成的,由许多熔岩流组成?他将不得不进行更多的观察,并等待“阿尔文号”采集的岩石的地球化学分析,以了解这个问题的答案,但这只是一个开始,辛顿对此感到兴奋。
尽管辛顿和鲍尔斯只探索了 GSC 的一小部分,但他们已经获得了数据,这些数据将帮助他们最终了解山脊是如何形成的。他们的观察结果也将帮助船上的其他科学家设计他们的“阿尔文号”潜水计划。辛顿说,总而言之,这是一次成功的潜水。还有二十六次潜水——最后时刻增加了一次额外的潜水——还有无数问题有待解答。
图片:“阿尔文号”潜水器的灯光照亮了散落在海底的枕状熔岩。照片由安装在潜水器上的相机拍摄。(照片由约翰·辛顿提供)