För första gången har forskare bevis på att ett lager djupt under jordens yta kan skapa vulkaner.
Skiktet, känt som övergångszonen, lurar i jordens mantel mellan 400 och 640 kilometer under jordskorpan. Denna zon är rik på vatten, kristaller och smält sten.
Studien fann att dessa superhotmaterial kan perkolera till ytan för att bilda vulkaner.
Forskare har länge känt att vulkaner dyker upp när tektoniska plattor ovanpå jordens mantel går samman eller när mantelplummar bildar hotspots på jordskorpan, ungefär som finnar som bryter ut på en persons ansikte. Men fram till nu visste inte forskarna att övergångszonen - en region som ligger mellan den övre och nedre manteln - var inblandad, säger forskarna.
"Vi hittade ett nytt sätt att skapa vulkaner", säger seniorforskaren Esteban Gazel, lektor vid Institutionen för jord- och atmosfärvetenskap vid Cornell University. "Det här är första gången vi hittade en tydlig indikation från övergångszonen djupt i jordens mantel att vulkaner kan bildas på detta sätt."
Forskarna gjorde upptäckten genom att studera ett 2 600 fot långt (790 meter) kärnprov som borrades i Bermuda 1972. Denna kärna ligger nu vid Dalhousie University i Nova Scotia, där den undersöktes av studiens medförfattare Sarah Mazza, en forskare inom planetologi vid universitetet i Münster i Tyskland.
Hon förväntade sig att kärnan skulle visa att vulkanen som gjorde Bermuda uppstod från en mantelplomme, vilket är hur Hawaii bildades. Men när man analyserar kärnans signaturisotoper eller versioner av element; vatten innehåll; och andra föreningar, hon hittade något annat helt.
Det verkar som att denna speciella plats i övergångszonen - belägen djupt under Atlanten - delvis skapades av subduktionshändelser under bildandet av superkontinentet Pangea. För cirka 30 miljoner år sedan ledde en störning i övergångszonen, troligtvis relaterad till mantelflödet, magma från zonen för att växa mot jordens yta, upptäckte Mazza och hennes kollegor. Denna växande magma bildade i sin tur den nu vilande vulkanen under Atlanten som gjorde Bermuda.
"Jag misstänkte först att Bermudas vulkaniska förflutna var speciellt eftersom jag tog prov på kärnan och märkte de olika strukturerna och mineralogin som bevarades i de olika lavaflödena," sa Mazza i uttalandet. "Vi bekräftade snabbt extrema anrikningar i spårelementkompositioner. Det var spännande att gå över våra första resultat ... Bermudas mysterier började utvecklas."
Kärna gåta
När man studerade kärnan hittade Mazza och hennes kollegor geokemiska signaturer som matchade dem från övergångszonen. Dessa ledtrådar inkluderade högre mängder kristallhöljet vatten jämfört med subduktionszoner, eller regioner där en tektonisk platta dyker under en annan, sade hon.
Det finns så mycket vatten i övergångsområdet, det kan bilda minst tre hav, sade Gazel. Men snarare än att upprätthålla havsliv som vatten ovanför jordskorpan gör, hjälper vattnet i övergångsområdet stenar att smälta.
Nu när forskarna vet att störningar i övergångsområdet kan leda till skapandet av vulkaner kommer de sannolikt att hitta fler fall av dessa geologiska fenomen på jorden, säger forskarna.
"Med detta arbete kan vi visa att jordens övergångszon är en extrem kemisk reservoar," sade Gazel. "Vi börjar nu just erkänna dess betydelse när det gäller global geodynamik och till och med vulkanism."
