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“亚特兰蒂斯”号研究船上进行为期一个月的航行，以探索东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撰写的关于这次发现之旅的第三篇博文
对于地质学家特蕾西·格雷格来说，探索海底火山很像当犯罪现场调查侦探，只是没有尸体。当犯罪现场调查小组收集证据以找到凶手时，格雷格探索火山爆发的后果，以便她能够了解地球表面之下正在发生的事情。
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“我拥有熔岩流，我将用它来弄清楚火山隐藏的内部运作机制，”她说。“熔岩流出的速度有多快？建造我正在观察的那座火山花了多长时间？这能告诉我关于我看不见的东西什么？”
格雷格是布法罗大学的地质学家，她加入了首席科学家约翰·辛顿（夏威夷大学），一同乘坐“亚特兰蒂斯”号研究船前往加拉帕戈斯群岛扩张中心（GSC）进行为期一个月的考察。作为一位解读熔岩形态（熔岩流冷却后的形状）的专家，她希望发现这个中洋脊的熔岩喷发是否相关，以及喷发是否受到东面数百英里处的热点的影响。
“我们来到这里的部分原因是[GSC]还没有得到充分的研究，”她说。“[这个山脊]具有一些大西洋中脊的特征，以及一些东太平洋隆起的特征，所以我们不太确定会发现什么。”
在她在布法罗大学的实验室里，格雷格使用计算机建模和实验室模拟来了解熔岩如何在地幔中流动并到达海底。
由于熔岩本身太热，无法在实验室中使用，格雷格使用一种由聚乙二醇 600 (PEG 600) 制成的蜡，其中“600”指的是它的分子量。有些人可能知道 PEG 就是“卡波蜡”；其他版本的蜡用于各种商业形式，从防冻剂到沙拉酱。PEG 600 模拟熔岩的粘度，但在约 68 华氏度时熔化，使其成为熔岩的完美替代品。格雷格在大型水箱中使用 PEG 600 创建受控的火山爆发，测量温度、流速和坡度的差异。
“我对固态岩石变得足够热以至熔化和流动的想法着迷，”她说。
当她在“阿尔文”号潜水器中探索实际的火山爆发时，她的实验室经验尤其有用。
“我有一个视觉字典，我把它带到潜水器里，这样如果我看到这些流动地点……我可以翻阅我的字典，然后说，‘好的，这意味着它流出得很慢’或者‘这意味着它流出得很快’，”她说。“所以当我在潜水器里时，我从窗外看到的是凝固的熔岩，但在我的脑海里，我看到了一部关于它如何到达那里的电影。”
到目前为止，格雷格在她的“阿尔文”号潜水中看到了很多枕状熔岩和舌状熔岩。枕状熔岩的存在通常意味着熔岩流出缓慢。先前对 GSC 的研究发现，这种玄武岩中的镁含量较高，这使得像格雷格这样的科学家相信熔岩在高温下流动并且粘度较低。与其他中洋脊（如大西洋中脊 (MAR) 和东太平洋隆起 (EPR)）相比，这种缓慢移动、稀薄的熔岩组合是不寻常的。
“我们不知道会发现什么，所以一切都是惊喜，”她说。“大量的镁意味着它流出时又热又稀……但它几乎只是渗出来。这非常有趣。”
科学家们发现，大西洋中脊上的熔岩流通常由较厚、富含晶体的熔岩组成，这些熔岩以缓慢的速度流动，形成海底山。她说，在东太平洋隆起，他们看到的熔岩流似乎具有更薄、更稀的熔岩，以更快的速度流动，形成片状流。
这些中洋脊存在的岩石的化学成分是影响其熔化的因素。大多数熔岩流由玄武岩组成，玄武岩是一种硅酸盐。硅酸盐包含一个硅原子和两个氧原子。硅分子可以连接在一起，形成一种称为硅氧四面体的三维化合物。
硅氧四面体也连接成链状，形成像石英这样的晶体。格雷格说，未熔化的晶体可以使熔岩变稠并减慢其流动速度，就像颗粒花生酱比顺滑花生酱更难涂抹一样。
当硅分子被加热时，它们的行为很像我们烧水时水分子的行为——它们快速移动并弹跳，使得每个硅氧四面体更难粘在一起并形成链。结果是更薄、更稀的熔岩。
像镁这样的矿物质，格雷格称之为“派对破坏者”，也会抑制硅氧四面体，降低熔岩的粘度和晶体含量，这可能解释了在 GSC 发现的熔岩流。
“阿尔文”号取回的一些样本似乎也缺少晶体，这为 GSC 这一部分的熔岩流是由更稀的熔岩构成的假设增加了证据。
“亚特兰蒂斯”号研究船上的科学团队尚未发现这些喷发是由一个大型熔岩池还是由许多较小的熔岩囊提供。实验室测试、目视观察和最终的化学分析将帮助像格雷格这样的科学家了解 GSC 喷发的内部运作机制。
很快，该小组将向东前往加拉帕戈斯群岛附近的热点，以探索那里产生的熔岩是否影响 GSC。他们将继续使用自主海底探测器“哨兵”号绘制海底地图，并使用“阿尔文”号探索喷发事件。
图片：“阿尔文”号深海潜水器用其机械臂抓取岩石样本。（图片由约翰·辛顿提供）