Először figyeltek meg 800 kilométer mélyen, az alsó köpenyben egy óceáni fennsíkot, amely Hawaii születésekor, mintegy 100 millió évvel ezelőtt keletkezhetett, majd később a Föld mélyébe költözött.
A felfedezés akkor történt, amikor Songqiao „Shawn” Wei, a Michigani Állami Egyetem Föld- és Környezettudományi Tanszékének kutatója úttörő technikát alkalmazva valami szokatlanra lett figyelmes az adatsorokban. Az erről készült tanulmány nemrég jelent meg a Science tudományos folyóirat hasábjain.
A földköpeny többnyire szilárd, ám az óceánközépi hátságok mentén megolvad, új óceáni kérget alkotva, mint láthatjuk azt például a Csendes-óceáni-lemez esetén. Általában ez az új óceáni kéreg mintegy 6 és fél kilométer vastag. Miközben a lemezek mozognak, a köpenyből forró, szilárd kőzetanyag áramlik fel, amely olyan vulkáni képződményeket hozhat létre, mint a Hawaii-szigetek. A köpenyfeláramlás gomba alakú, azaz széles fejjel – amely akár a több ezer kilométert is elérheti – rendelkezik, szemben vékony farokrészével, amely csupán néhány száz kilométeres.
A kutató szerint amint ez a gombafej a földfelszín felé törve ellaposodik, megolvasztja a felette éppen áthaladó kőzetlemezt, palacsinta alakú, körülbelül 30 kilométeres vastagságú óceáni fennsíkot létrehozva. Ez a folyamat többször ismétlődik, miközben a lemezek állandóan mozognak, így az idők során vulkanikus szigetek szaggatott nyomvonala rajzolódik ki.
Továbbra is viták folynak arról, hogy minden köpenyfeláramlás létrehoz-e ilyen képződményt története kezdete során, illetve hogy mi lesz ezek végső rendeltetési helye. Olyan ősrégi óceáni lemezeket, melyek tartalmaznak egykori óceáni fennsíkokat, nehéz találni, mert a kéreg lesüllyedhet, vagy alábukhat egy mélytengeri árokba, elrejtőzve a Föld felszínéről.
Bár a kutatók általában úgy vélik, az óceáni kéreg az alábukás után is megmarad a földköpenyben, az túl vékony ahhoz, hogy hagyományos technológiával, például szeizmikus tomográfiával megfigyelhető legyen. Wei szerint eddig ez történt Hawaii palacsintájával is, amíg meglepő felfedezést nem tett az adatsorokban.
„Szokatlanul vékony kéregdarabot pillantottam meg körülbelül 800 kilométernyire a Föld felszíne alatt. E kéregtöredék vastagsága elkülöníthetővé tette ugyan a többitől, de még mindig túl vékony és mélyen volt ahhoz, hogy könnyedén megtalálható legyen.” – mesélte el felfedezését Wei.
A szakember vezette kutatócsoport összeállította egy adott típusú szeizmogram eddigi legnagyobb adatkészletét, majd ezekkel részletes elemzést és numerikus szimulációkat hajtott végre az egyetem nagy teljesítményű számítógépén. Emellett összesítették a szeizmikus tomográfia, a szeizmikus reflexió és az ásványfizikai vizsgálatok által korábban gyűjtött adatállományokat. A korábban megjelent tanulmányok szeizmikus tomográfia alapján rajzolt, háromdimenziós rekonstrukciói csak homályos képet mutattak a Csendes-óceáni-lemez e részéről. A szeizmikus reflexió eredményei – jelen munka alapvető megfigyelései – segítettek megtalálni a vastagabb kérget ekkora mélységben is. Ezután a kutatócsoport ásványfizikai vizsgálatokkal támasztotta alá, hogy valóban egy óceáni fennsík töredékét találták meg. További számításokkal pedig kiderítették, hogy valószínűleg a Hawaii forró folt keletkezésével egy időben, mintegy 100 millió éve képződhetett.
Az egyik további hipotézis szerint a Hawaii palacsinta két részre szakadt. Egyik fele az Izanagi-lemez részét képezte, mely alábukott az Aleuti-árokba, és eltűnt körülbelül 70-80 millió évvel ezelőtt. Másik fele a Csendes-óceáni-lemezen helyezkedett el, és miután 20-30 millió éve a Kurili-kamcsatkai -árokba bukott alá, a nehéz óceáni kéreg mélyen a földköpenybe süllyedt, és addig ott rejtőzött, míg rá nem bukkantak.
Ez a felfedezés nem csupán Hawaii korai történetéről szolgál újdonságokkal, hanem más forró foltok, tenger alatti hegyek és óceáni lemezek kialakulásáról is. A kutatók a továbbiakban remélik, hogy a szeizmikus tomográfia, szeizmikus reflexió és ásványfizika ötvözésével megalkotott új módszer segítségével újabb Hawaii palacsintához hasonló, mindeddig felfedezetlen képződmények megtalálása válik lehetővé.
SZOUCSEK ÁDÁM
A cikk a Természet Világa 2020. decemberi számában (151. évf. 12. sz.) jelent meg.
