厄瓜多爾加拉帕戈斯群島伊莎貝拉島的拉斯丁託雷拉斯。
當熾熱的熔岩羽流穿過地幔，衝破上層地殼，它不僅會形成一個火山島，還會在海床上形成一個上千公里長的隆起。隨著時間的流逝，底層的構造板塊帶走了海島，熔岩羽流再次湧出，在那裡形成另一座海島。在數百萬年的時間裡，這一地質熱點就有可能形成一條島嶼鏈，在這些島嶼上，生命可能會暫時繁榮生長，直到島嶼再度沉入海底。
地球上有數十個地質熱點，其中包括產生夏威夷群島和加拉帕戈斯群島的地質熱點。儘管各個火山島嶼鏈的形成過程都非常類似，每一個島嶼露出海平面的時間卻大不相同，比如加拉帕戈斯群島只有數百萬年曆史，而加納利群島的歷史則超過兩千萬年。一座島嶼的壽命決定了島嶼上演化的生命和地形。然而，決定一個島嶼壽命的機制在很大程度上是未知的。
近來，麻省理工學院的科學家在《科學進展》雜誌報告了他們對全球14條主要火山島嶼鏈的分析。科學家們發現，島嶼的壽命與兩個主要的地質因素有關：底層板塊的速度和熱點羽流產生的隆起的大小。例如，如果一個島位於快速移動的板塊上，它的壽命可能會很短，除非它是像夏威夷那樣的大羽流島嶼。
為什麼夏威夷群島露出海平面的時間比最古老的加拉帕戈斯群島還要長一百萬年？研究人員認為，這可以由構造板塊的速度和羽流大小之間的相互作用來解釋。加拉帕戈斯群島所在的板塊運動速度與夏威夷群島較為接近，但羽流卻小得多。相比之下，加納利群島是世界上最古老的島嶼鏈之一，它坐落在移動緩慢的大西洋板塊上，羽流造成的隆起也相對較大。
“這些島嶼鏈是生物學家長期以來關注的動態、孤立‘實驗室’，”論文作者，前麻省理工學院的研究生Kimberly Huppert說，“除了對單個島嶼鏈的研究以外，將它們與地表以下數公里的固體地球過程聯繫起來的研究卻不多。”
“你可以想象所有這些生物都生活在由島嶼組成的跑步機上，生物們演化、擴散、遷移到新島嶼，舊島嶼則逐漸沉沒，”麻省理工學院地球、大氣與行星科學系的副院長Taylor Perron補充道，“Kim展示的是一種地球物理機制，它可以控制這臺跑步機的移動速度以及島嶼鏈在掉到‘跑步機’外時途經的距離。”
研究人員對全球14個火山島鏈（包括夏威夷群島、加拉帕戈斯群島和加那利群島）進行了分析。對於每個島嶼鏈，他們關注了構造板塊的運動方向，並測量了板塊相對於地質熱點的平均速度。然後，他們在每個島嶼鏈的方向上測量了由羽流產生的隆起（地殼抬升區域）的起點和終點之間的距離。對於每個島鏈，他們將隆起長度除以板塊速度，得到了火山島在沉入海洋之前保持在海平面以上的時間。
研究人員將他們的計算結果與14條島嶼鏈中每個島的實際年齡進行了比較，發現在島嶼在隆起上的時間與島嶼在海平面以上的典型時間之間存在很強的相關性。因此他們認為，火山島的壽命取決於底部板塊的速度和羽流的大小。Huppert說，弄清楚島嶼的壽命問題可以幫助科學家更好地瞭解生物多樣性，以及導致不同島嶼鏈之間生物差異的原因。
期刊編號：2375-2548
原文鏈接：https://phys.org/news/2020-01-lifespan-volcanic-islands-hawaii-galapagos.html
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