北京
来源：中国科学报
一项5月21日发表于《自然》的研究挑战了教科书上关于地球结构的传统观点，即致密金属地核内的物质只会停留在原地。科学家对美国夏威夷火山岛岩石的分析首次提供了最有力证据，表明地核物质正在向外“泄漏”，并被热岩浆柱一路推至地表。
“这些数据将成为地球化学界重新思考地幔和地球历史的重要依据。”美国伍兹霍尔海洋研究所的地球化学家Forrest Horton表示。
此前关于某些同位素相对丰度的研究暗示一些火山岩含有来自地核的物质。在加拿大巴芬岛的一些岩石中，氦-3含量比常见的氦-4高得多，并且钨和氢同位素的比例也异常。这些特征表明，它们可能源自地表以下约2900公里处发生的物质交换，那里是主要由铁和镍构成的地核与岩石地幔的交界处。
但论文作者之一、德国哥廷根大学的地球化学家Matthias Willbold指出，这些早期的同位素线索“并非确凿无疑”。“氦和氢并不是地核的特定元素，它们也可能是地幔的一部分。”
为了寻找更有说服力的证据，Willbold与合作者将研究重点转向钌—— 一种已知富集在地核中类似铂的稀有金属。他们测量了夏威夷岩石样本中原子量为100、101和102的钌原子的相对含量。
Willbold表示，这里是寻找可能源自地幔最深处的岩石的理想地点，因为夏威夷群岛是由一个“热点”产生的，那里的岩浆被认为源自地幔最深处，并穿透地壳喷发而出。
为获得准确数据，论文通讯作者、哥廷根大学的地球化学家Nils Messling改进了从岩石样本中提取微量钌的技术，然后利用质谱仪进行分析。“预期差异是如此之小，以至于此前的分析方法无法捕捉到这种信号。”
研究团队发现，这里的钌同位素特征与在地壳其他区域观察到的特征存在显著差异。这一结果与人们对地球地质历史的预期一致。地核形成于40多亿年前，而地幔和地壳则包含大量后来被陨石撞击产生的物质。这意味着这些不同区域具有独特的同位素浓度，这可以从地核与地幔、地壳间的差异上反映出来。
Willbold表示，这一结果还证明，携带物质至地表的岩浆柱“必定始于地核-地幔边界”。Horton认为，这些证据虽然具有说服力，但现在完全排除其他解释为时过早。进一步的证据可能来自对其他火山热点样本的研究。（王方）
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