Das kontinentale Gestein unter der Ostküste Nordamerikas ist tektonisch gesehen ziemlich langweilig. Das letzte dramatische geologische Geschehen dort ereignete sich vor etwa 200 Millionen Jahren, und die meisten Veränderungen sind seitdem auf die Erosion von Gletschern, Wind und Wasser zurückzuführen.
Ein Projekt, das dazu beigetragen hat, die Gesteinsschichten unter dem Kontinent mit beispielloser Klarheit abzubilden, hat jedoch dazu beigetragen, ein kleines, ungewöhnliches Merkmal aufzudecken, das ein relativ neuer "Klumpen" aus heißem, aufsteigendem Gestein unter einem Teil des Nordostens der USA zu sein scheint.
Das ungewöhnliche Merkmal war bereits zuvor entdeckt worden, als Wissenschaftler die seismischen Wellen nutzten, die routinemäßig durch das Erdinnere prallen, um einige der unter unseren Füßen verborgenen Strukturen freizulegen. Solche Wellen bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Winkeln durch verschiedene Gesteinsarten, einschließlich Gesteinen mit unterschiedlichen Temperaturen und Gesteinen, die sich in verschiedene Richtungen bewegen. Das kleine Merkmal unterhalb des Nordostens zeigte sich als Gebiet mit ungewöhnlich hohen Temperaturen, aber die Bilder waren ziemlich unscharf.
Nehmen Sie am EarthScope-Projekt teil, einem von der National Science Foundation finanzierten Projekt, bei dem Tausende von seismischen Detektoren und anderen Instrumenten in den USA platziert wurden, um eine klarere Momentaufnahme der verschiedenen Merkmale - wie Erdbebenfehler und verschiedene Schichten alten Gesteins - zu erhalten, die darunter lauern die Oberfläche. Levin verglich die EarthScope-Daten mit der Verwendung einer winzigen Taschenlampe in einem staubigen Raum und einer Deckenleuchte.
Oder, um es mit einem anderen weltbeleuchtenden Projekt zu vergleichen: "Es ist vergleichbar mit dem Versenden von Hubble", sagte er und bezog sich auf das legendäre Weltraumteleskop.
Mit Hilfe von Studenten, die an Abschlussarbeiten arbeiteten, stellten Levin und seine Kollegen fest, dass die verräterischen Dehnungsstreifen zurückblieben, als sich der Fels im Erdinneren in demselben Bereich bewegte, in dem der Fels unter der Oberfläche heißer zu sein schien.
Insgesamt deuten die Beweise darauf hin, dass ein etwa 160 Kilometer tiefer heißer Felsklumpen im oberen Teil des Erdmantels (der Erdschicht direkt unter der Kruste) nach oben quillt, so die Autoren der Studie.
Die genaue Quelle dieses Blobs ist nicht klar; Es hat nicht die tiefen Wurzeln im Mantel, die an Hotspots wie denen unter Yellowstone oder den Hawaii-Inseln zu sehen sind und die heißen Quellen und Hawaiis Vulkane an jedem Ort befeuern, sagte Levin.
Barbara Romanowicz, eine Geophysikerin an der UC Berkeley, die nicht an der Forschung beteiligt war, sagte in einer E-Mail, dass dieser Blob mit einem Materialfinger verknüpft werden könnte, der sich tiefer im Mantel befindet, den sie und einer ihrer Doktoranden in Arbeiten beschreiben, die derzeit überprüft werden zur Veröffentlichung in einer wissenschaftlichen Zeitschrift. Dieser Finger erstreckt sich horizontal entlang einer Hotspot-Spur (oder der Spur, die hinterlassen wurde, als sich tektonische Platten über einen vulkanischen Hotspot bewegten) vom mittelatlantischen Kamm - der Naht, die in der Mitte des Meeresbodens verläuft - im Landesinneren und nach Norden, sagte sie.
"Es kann andere Merkmale geben, wie das, das sie entlang dieser Spur dokumentieren und das in die tiefere Leitung eintaucht. Die Daten sind einfach nicht da, um sie zu sehen", sagte Romanowicz.
Die geringe Größe und die heiße Temperatur des Blobs lassen auch darauf schließen, dass es sich um ein relativ junges Merkmal handelt - im Maßstab von mehreren zehn Millionen Jahren -, da es sich wahrscheinlich abgekühlt hätte, wenn es jünger gewesen wäre, sagte er. Es gibt auch keine Oberflächenmerkmale, die damit verbunden werden könnten, da es weit unter der Unterkante der tektonischen Platte liegt, fügte Levin hinzu.
Mechanismen, die dazu führen, dass sich Blasen aus Mantelmaterial näher an der Oberfläche als normal bilden, könnten der Schuldige für den Klecks sein, sagte er, aber die Untersuchung würde mehr Arbeit erfordern.
Eine weitere große Frage ist, ob dies ein Merkmal ist, das unter den Kontinenten der Erde häufiger auftritt, oder ob es eher eine Kuriosität ist. Um dies zu beantworten, müssten Wissenschaftler Versionen von EarthScope auf anderen Kontinenten einsetzen, um die gleichen präzisen Bilder für Nordamerika zu erhalten, sagte Levin.
"Dies ist die Art von Lösung, die wir überall brauchen, und ich würde sagen, nicht nur unter Kontinenten, sondern auch unter Ozeanen. Vielleicht noch mehr unter Ozeanen", sagte Romanowicz. Kosten und technische Herausforderungen haben solche Bemühungen bisher behindert, aber es besteht ein erneutes Interesse an der Implementierung solcher Netzwerke. "Dies wird dazu beitragen, die Wasserleitungen im Erdmantel herauszufinden, und ein Großteil der Aktionen findet unter den Ozeanen statt", sagte sie.
