undersøgelse af oprindelsen af Hawaii-øerne giver et glimrende eksempel på, hvordan videnskaben fungerer. I mange år forblev øernes geologiske historie et mysterium. The Big Island of Hawaii (som undertiden blot kaldet Hawaii) former den ene ende af en lang, lige øgruppe bestående af mere end 100 øer, atoller, koralrev, og stimer, som rækker til at Kure Atoll (se Figur 3), en afstand af mere end 2.400 kilometer (på 1.500 km)., Ud over Kure fortsætter kæden under vand i form af seamounts, der stiger over havbunden, men ikke længere bryder vandets overflade. Hvad kunne forklare denne spændende geologiske formation?

Figur 3

Hawaii-Kejser vulkansk kæde, strækker sig fra Big Island of Hawaii at Kure Atoll og derefter fortsætter under vandet som en serie af undersøiske bjerge. Øerne i øjeblikket over vand er vist i solid sort, med den befolkede kæde af større øer placeret (mere…)

i 1963 den canadiske geolog J., Tu .o proposedilson foreslog en hypotese for at forklare Øhavets Oprindelse. Han foreslog, at øerne dannet som skorpen i Stillehavsbunden bevægede sig over en varmekilde placeret under skorpen (se figur 4). Dette hot spot, som det blev kendt, producerede lava, der brød ud gennem skorpen på havbunden. Til sidst voksede disse vulkaner ud i udbrud store nok til at stige over havets overflade og danne øer (se figur 5)., Da den oceaniske skorpe bevægede sig over det varme sted, hver nyligt dannede vulkan blev ført væk fra det varme sted mod nordvest, afskæring af dens lavakilde. Imens, en ny ø blev dannet, så der med tiden blev produceret en kæde af øer, der strækker sig væk fra hot spot. Da øerne fortsatte med at bevæge sig mod nordvest, væk fra hot spot, de blev eroderet af vinden, regn, og bølger og til sidst sank under havets overflade for at blive seamounts.

Figur 4

I 1963 J., Tu .o .ilson foreslog, at ha .aii-øerne dannede sig, da skorpen i Stillehavsbunden bevægede sig over en varmekilde, der stammer fra jorden. (Diagram tilpasset fra J. tu .o Tuilson, “en mulig Oprindelse af Ha .aii-øerne,” (mere…)

Figur 5

Hawaii-øerne dannet som the Pacific Ocean-gulvtæppe flyttet over et underliggende varmt sted i jorden, her vist med en stiplet cirkel. Den nuværende ø Kauai dannet omkring 5 millioner år siden; Maui Nui, landmassen nu repræsenteret ved Maui og nærliggende (mere…,)

Når denne hypotese blev foreslået, begyndte forskere at søge efter bevis for at teste den. For eksempel forudsiger hypotesen, at jo mere nordvestlig seamounts og øer skal være ældre end øerne mod sydøst. Geologer kan måle alderen på vulkanske klipper ved at måle mængderne af argongas i disse klipper. Umiddelbart efter lava køler, indeholder den ingen argon, fordi gassen udvises fra den smeltede sten. Men vulkanske klipper indeholder også en radioaktiv form af det fælles element kalium., Dette kalium henfalder med en kendt og konstant hastighed til argon, og argonen forbliver fanget i klippen. For at bestemme alderen på en vulkansk sten kan forskere måle mængden af argon og mængden af radioaktivt kalium i klippen. Jo højere forholdet er, jo ældre er Klippen.

Disse målinger viste, at Big Island of Hawaii, i den sydøstlige ende af det sydfynske øhav, er den yngste af kæden, med en anslået alder på mindre end en halv million år (Panel 1)., Øerne Maui, Molokai, Lanai, og Kahoola .e, som engang blev forenet i en landmasse kendt som Maui Nui, er den næste ældre. Øerne Oahu og Kauai har større aldre, hvor sidstnævnte er omkring fem millioner år gammel. Mod nordvest er vulkanerne gradvist ældre, hvor Suiko Seamount i den nordlige del af kæden har en alder af 65 millioner år.

dette mønster er præcis, hvad der var blevet forudsagt af hypotesen om, at vulkanerne blev skabt af skorpenes bevægelse over en varmekilde., Faktisk ved at sammenligne vulkanernes aldre med deres adskillelser har geologer konkluderet, at jordskorpen i Stillehavet bevæger sig med en hastighed på cirka 10 centimeter (4 inches) om året over hot spot, eller cirka en meter pr.

en anden kilde til dokumentation involverede højder af øerne og seamounts. Som vulkanske øer alder, de gradvist stilne af og erodere. På Ha .aii skulle de nyeste øer således være de højeste—hvilket igen er lige hvad der findes (se figur 6)., Den højeste top på Big Island er næsten 4,250 meter (14.000 fod), mens øen Kauai stiger til kun omkring 1.500 meter (5,000 feet). De ældre øer ud over Kauai har meget lavere højder. Et eksempel er Necker Island, som er omkring 300 miles nordvest for Kauai og er dobbelt så gammel, på omkring 10 millioner år. De geologiske egenskaber ved den undersøiske del af Necker Island indikerer, at den engang var mere end 1.000 meter (3.000 fod høj), men i dag er det højeste punkt på øen mindre end 100 meter (300 fod) over havets overflade., Ud over Kure bliver toppen af seamounts gradvist lavere. Suiko Seamount, engang en ø, er nu 2 kilometer (mere end en kilometer) under vand.

Figur 6

Den maksimale højder af Hawaii-øerne gradvist aftage fra sydøst til nordvest, med den nyeste øer er den højeste. (Kort gengivet med tilladelse fra Dynamic Graphics, Inc ., Alameda, CA, USA, producent af EarthVision software soft .are, (mere…)

en sidste kilde til dokumentation var observationen af, at øbygningen stadig er i gang., En ny undervands vulkan blev opdaget omkring 32 kilometer (20 miles) fra kysten af Big Island (se figur 7). Kendt som Loihi Seamount, stiger den allerede mere end 3,000 meter (9,000 fod) over gulvet i Stillehavet og er i øjeblikket inden for omkring 1,000 meter (3,000 fod) af havoverfladen. Engang i de næste 100.000 år kunne det stige over bølgerne for at producere den nyeste tilføjelse til Ha .aiiøerne.,

Figur 7

Loihi Seamount ud for kysten af den Store Øen er nu over hot spot under Pacific Plate og er støt voksende. (Diagram tilpasset fra tegning af Joel E. Robinson, US Geological Survey.)

Wilson ‘ s hypotese om oprindelsen af Hawaii-øerne, nu grundigt testet og accepteret, har bidraget til en langt bredere forståelse af geologiske processer, kendt som teorien om pladetektonik., Omtrent samtidig med at hisilson lavede sin hypotese, erkendte han og andre geologer, at jordens overflade er opdelt i en række “plader” af forskellige størrelser, der kan bevæge sig i forhold til hinanden. Nogle plader ekspanderer udad fra vulkanske kamme, der tilføjer nyt materiale til pladernes kanter. Nogle plader mister materiale, da deres kanter kaster sig ned i jordens indre ved dybe oceaniske skyttegrave. Uanset hvor plader mødes eller glider mod hinanden—ved San Andreas—fejlen i Californien, for eksempel-kan jordskælvsaktivitet være særlig intens.,

denne teori om pladetektonik tegner sig for mange tidligere uforklarlige geologiske træk. For eksempel, andre hotspots under jordens skorpe har bidraget til at skabe geologiske formationer, såsom hot spot under Yellowstone National Park, der varmer park ‘ s varme kilder og gejsere. Bevægelser af tektoniske plader har haft dybe virkninger på oceanisk cirkulation og klima—Antarktis bevægelse mod Sydpolen i de sidste 30 millioner år førte til dannelsen af den sydlige iskappe og en gradvis afkøling af planeten., Tilsvarende forklarer teorien om pladetektonik mange andre geologiske træk (se figur 8). Bøje i Hawaii-øgruppen tidligere Kure Atoll, for eksempel, ser ud til at have medført en ændring i retning af bevægelsen af Stillehavet Plate omkring 43 millioner år siden kombineret med bevægelse af hotspot under det sydfynske øhav.

Figur 8

Hawaii-øerne er nær centrum af Pacific Plade, der bevæger sig mod nordvest materiale, der er føjet til pladen fra midocean ridge off Sydamerika., (Diagram venligst udlånt af U. S. Geological Survey.)