For første gang har forskere bevis på at et lag dypt under jordoverflaten kan skape vulkaner.
Laget, kjent som overgangssonen, lurer seg i jordens mantel mellom 400 og 640 kilometer under jordskorpen. Denne sonen er rik på vann, krystaller og smeltet stein.
Studien fant at disse superhotmaterialene kan perkulere til overflaten for å danne vulkaner.
Forskere har lenge visst at vulkaner dukker opp når tektoniske plater på toppen av jordas mantel konvergerer, eller når mantellrømmer danner hotspots på jordskorpen, omtrent som kviser som bryter ut i ansiktet. Men inntil nå visste ikke forskere at overgangssonen - en region som er klemt mellom øvre og nedre mantel - var involvert, sier forskerne.
"Vi fant en ny måte å lage vulkaner på," sier seniorforsker Esteban Gazel, førsteamanuensis ved Institutt for jord- og atmosfærevitenskap ved Cornell University, i en uttalelse. "Dette er første gang vi fant en klar indikasjon fra overgangssonen dypt i jordens mantel om at vulkaner kan danne seg på denne måten."
Forskerne gjorde funnet ved å studere en 2600 fot lang (790 meter) kjerneprøve som ble boret i Bermuda i 1972. Denne kjernen ligger nå ved Dalhousie-universitetet i Nova Scotia, hvor den ble undersøkt av studiemedforfatter Sarah Mazza, en forsker i planetologi ved Universitetet i Münster i Tyskland.
Hun forventet at kjernen skulle vise at vulkanen som gjorde at Bermuda stod opp fra en mantelplysj, som er slik Hawaii dannet seg. Men når du analyserer kjernens signaturisotoper, eller versjoner av elementer; vanninnhold; og andre forbindelser, fant hun noe annet helt.
Det ser ut til at akkurat dette stedet i overgangssonen - som ligger dypt nedenfor Atlanterhavet - delvis ble skapt av subduksjonshendelser under dannelsen av superkontinentet Pangea. For rundt 30 millioner år siden førte en forstyrrelse i overgangssonen, sannsynligvis relatert til mantelstrømmen, magma fra sonen til å bølge mot jordoverflaten, oppdaget Mazza og hennes kolleger. Denne kraftige magmaen dannet på sin side den nå sovende vulkanen under Atlanterhavet som gjorde Bermuda.
"Jeg mistenkte først at Bermudas vulkanske fortid var spesiell da jeg tok prøver av kjernen og la merke til de mangfoldige teksturer og mineralogi som ble bevart i de forskjellige lavastrømmene," sa Mazza i uttalelsen. "Vi bekreftet raskt ekstreme berikelser i sporelementkomposisjoner. Det var spennende å gå over våre første resultater ... mysteriene til Bermuda begynte å utfolde seg."
Kjernelig gåte
Da han studerte kjernen, fant Mazza og hennes kolleger geokjemiske signaturer som matchet dem fra overgangssonen. Disse ledetrådene inkluderte større mengder krystallkapslet vann sammenlignet med subduksjonssoner, eller regioner der en tektonisk plate dykker under en annen, sa hun.
Det er så mye vann i overgangssonen, det kan danne minst tre hav, sa Gazel. Men heller enn å opprettholde sjølivet slik vann over jordskorpen gjør, hjelper vannet i overgangssonen at steiner smelter.
Nå som forskere vet at forstyrrelser i overgangssonen kan føre til dannelse av vulkaner, vil de sannsynligvis finne flere forekomster av dette geologiske fenomenet på jorden, sa forskerne.
"Med dette arbeidet kan vi demonstrere at jordens overgangssone er et ekstremt kjemisk reservoar," sa Gazel. "Vi begynner akkurat nå å anerkjenne betydningen av den i form av global geodynamikk og til og med vulkanisme."
