研究人员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始终停留在原地。5月21日，一项发表于《自然》的研究表明，对夏威夷火山群岛岩石的分析可能首次提供了最有力的证据，证明地核物质确实正在“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，有关某些同位素相对丰度的研究曾暗示，部分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含量相比更常见的氦-4高得多，钨和氢同位素的比例也存在异常。这些特征可能指向源自地表以下约2900公里，即主要由铁和镍构成的地核与岩石地幔交界处的物质交换。

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”。“氦和氢不是地核的特征元素，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和合作者将研究重点转向钌——一种与铂类似的稀有金属，已知在地核中富集。他们测量了夏威夷岩石样本中原子量为100、101和102的钌原子相对含量。

Willbold表示，夏威夷是寻找可能源自地幔最深处的岩石的理想地点，因为夏威夷群岛由“热点”形成，那里的岩浆被认为源自地幔最深处，穿透地壳喷发而出。

为获得可靠数据，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。“预期的差异如此小，以至于此前的分析方法无法捕捉这种信号。”

研究团队发现，这些钌同位素特征与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，可能反映在地核与地幔、地壳间的差异上。

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认为这些证据具有说服力，但他补充说，现在完全排除其他解释可能为时过早。进一步的证据可能来自对其他火山热点样本的研究。（来源：中国科学报 王方）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09003-0