一項新研究發現，創造夏威夷、冰島和加拉帕戈斯群島等火山島的“熱點”，其溫度可能經常被證明是出奇的低。科學家們指出，這些發現表明，這種“熱點”可能並不總是像以前所認為的那樣源自於從地核附近湧出的灼熱熔融物質的巨大羽流。

火山通常被發現在構造板塊的邊界附近。它們是在這些巨大的岩石板塊在地核和地殼之間的地幔層頂部漂移時發生碰撞而產生的。這類火山的典型例子是那些構成環太平洋地區的所謂火環的火山。

然而，火山有時會在構造板塊的中間爆發。這些熱點的來源可能是地幔羽流，即從地幔深處上升的蘑菇狀熱岩柱，像噴燈一樣灼燒上層物質。當構造板塊在這種羽流上徘徊時，地質學家認為會出現一系列的火山島。

以前的研究表明，火山熱點大約比大洋中脊熱100至300攝氏度，大洋中脊的岩漿隨著構造板塊在水下散開而上升。這支持了這樣的觀點：熱點是由來自地球熱核附近的物質加熱的，而洋脊是由較冷的地幔岩石加熱的。

現在科學家們發現，許多熱點的溫度比以前認為的要低得多，這就提出了關於其起源的問題。馬里蘭大學學院公園分校的地震學家Vedran Lekic說：“相當一部分的熱點不符合經典的羽流模型。”他沒有參與這項研究。

在這項新研究中，研究人員分析了地震波在海洋熱點和海脊下面的地幔中蕩漾的速度，以估計這些地方的溫度。(地震波在寒冷的岩石中傳播得更快）。

大約45%的熱點比大洋中脊的溫度高155攝氏度以上。然而，大約40%的熱點只比大洋中脊熱50至136攝氏度，不是特別熱，因此沒有足夠的浮力來支持來自深層地幔的活躍的岩石上湧現象。更重要的是，大約15%的熱點地區特別冷，只比大洋中脊熱36攝氏度或更少。

為了闡明這些不同種類的熱點的起源，科學家們還檢查了其岩石中較稀少的氦-3和較常見的氦-4的比例。(氦-3的原子核只擁有一個中子，而氦-4的原子核則擁有兩個中子）。

在地殼中發現的氦大多是氦-4，是由鈾和其他放射性同位素隨著時間的推移而分解產生的，而來自地球深處的氦則含有更豐富的氦-3，可能是來自保留了地球最初時期這些同位素之間原始比例的古代物質庫。研究人員發現熱熱點擁有比冷熱點高得多的氦-3和氦-4的比例。

儘管熱點源於地幔深處湧出的羽流的經典模型可以解釋熱點，包括大多數著名的熱點，如夏威夷、冰島、加拉帕戈斯群島、薩摩亞和復活節島背後的熱點，“也許事實是，只有少數熱點真正表現得像我們的地幔羽流和熱點的經典模型，”研究的共同作者、加利福尼亞大學洛杉磯分校的地球動力學家Carolina Lithgow-Bertelloni說。

來自新墨西哥大學的地震學家Ross Maguire說：“這加強了一些研究人員之前的論點，即’熱點’一詞具有誤導性，不符合板塊構造範式的火山應該被稱為’融化異常’，”他沒有參與這項研究。

較冷的熱點反而可能起源於上層地幔，或來自有更多時間冷卻的緩慢移動的深層羽流，或來自與旋轉的地幔岩石相互作用並得到冷卻的深層羽流。德國地球科學研究中心的地球動力學家Bernhard Steinberger說：“如果這是真的，對地球動力學家來說，解釋這樣的發現將是一個挑戰，他這些結果無疑將引發新的研究。”

Lithgow-Bertelloni說，總而言之，“經典的羽流觀點與其說是有缺陷，不如說是比30到50年前提出的更加複雜。”

相反，這項工作“指出了羽流之間更大的多樣性，”Steinberger說。“這有點像每當你得到一個行星或月球的新特寫視圖時。它有一些完全意想不到的特徵。但它仍然是圓形的。”