地核泄漏了嗎？火山巖提供最有力證據

　　研究人員挑戰了教科書上關于地球結構的傳統觀點，即致密金屬地核內的物質始終停留在原地。5月21日，一項發表于《自然》的研究表明，對夏威夷火山群島巖石的分析可能首次提供了最有力的證據，證明地核物質確實正在“泄漏”，并被熱巖漿柱一路推至地表。

　　“這些數據將成為地球化學界重新思考地幔和地球歷史的重要依據。”美國伍茲霍爾海洋研究所的地球化學家Forrest Horton表示。

夏威夷是尋找起源于地幔深處的巖石的理想之地。圖片來源：M. Patrick/USGS Handout/Anadolu via Getty

　　此前，有關某些同位素相對豐度的研究曾暗示，部分火山巖含有來自地核的物質。在加拿大巴芬島的一些巖石中，氦-3含量相比更常見的氦-4高得多，鎢和氫同位素的比例也存在異常。這些特征可能指向源自地表以下約2900公里，即主要由鐵和鎳構成的地核與巖石地幔交界處的物質交換。

　　但論文作者之一、德國哥廷根大學的地球化學家Matthias Willbold指出，這些早期的同位素線索“并非確鑿無疑”。“氦和氫不是地核的特征元素，它們也可能是地幔的一部分。”

　　為了尋找更有說服力的證據，Willbold和合作者將研究重點轉向釕——一種與鉑類似的稀有金屬，已知在地核中富集。他們測量了夏威夷巖石樣本中原子量為100、101和102的釕原子相對含量。

　　Willbold表示，夏威夷是尋找可能源自地幔最深處的巖石的理想地點，因為夏威夷群島由“熱點”形成，那里的巖漿被認為源自地幔最深處，穿透地殼噴發而出。

　　為獲得可靠數據，論文通訊作者、哥廷根大學的地球化學家Nils Messling改進了從巖石樣本中提取微量釕的技術，然后利用質譜儀進行分析。“預期的差異如此小，以至于此前的分析方法無法捕捉這種信號。”

　　研究團隊發現，這些釕同位素特征與地殼其他區域觀察到的特征存在顯著差異。這一結果與人們對地球地質歷史的預期一致。地核形成于40多億年前，而地幔和地殼則包含大量后來隕石撞擊產生的物質。這意味著這些不同區域具有獨特的同位素濃度，可能反映在地核與地幔、地殼間的差異上。

　　Willbold表示，這一結果還證明，攜帶物質至地表的巖漿柱“必定始于地核-地幔邊界”。Horton認為這些證據具有說服力，但他補充說，現在完全排除其他解釋可能為時過早。進一步的證據可能來自對其他火山熱點樣本的研究。