Горячие точки или нет? Изотопы на стороне традиционной теории

Новые химические данные проливают свет на физические ограничения «горячих точек» — мест, где восходящие потоки материала земной мантии формируют подводные горы и островные цепи. Несмотря на научные дебаты последних 30 лет, согласующиеся данные по урановым изотопам из восьми островных локаций подтверждают идею о том, что эти острова сформированы концентрированными струями (плюмами) горячего мантийного материала.

Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Nature, обнаружило тесную корреляцию между смоделированными и наблюдаемыми соотношениями изотопов уранового ряда в восьми островных точках. Эти данные убедительно подтверждают, что источником островов является подъем мантийного материала. Более того, детальные измерения позволили оценить изменение температуры, скорости и размера мантийных плюмов в изученных регионах.

«Что здесь особенно интересно, — говорит Альберто Сааль из Университета Брауна, предоставивший данные по Галапагосским островам, — так это возможность делать выводы о физических условиях на основе химических измерений». Когда мантийные породы плавятся, соотношение изотопов урана и продуктов их распада резко меняется, а затем возвращается к равновесию с предсказуемой скоростью. Анализируя это изменение, учёные смогли определить скорость и полноту плавления материала, а также оценить разницу температур между мантией и плюмами, которая определяет скорость и размер восходящих потоков.

Расчёты показали, что разница температур колеблется от 50 до 200 °C, причём более высокие значения соответствуют регионам с мощными плюмами, таким как Гавайи и Галапагосы. Учёные также оценили радиус мантийных плюмов в каждой локации, и эти оценки примерно соответствуют данным сейсмологических исследований.