本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
編者按：記者兼船員凱瑟琳·艾登特正在“亞特蘭蒂斯”號研究船上進行為期一個月的航行，以探索東熱帶太平洋的海底火山活動以及其他研究專案。這是為ScientificAmerican.com撰寫的關於這次發現之旅的第三篇博文
對於地質學家特蕾西·格雷格來說，探索海底火山很像當犯罪現場調查偵探，只是沒有屍體。當犯罪現場調查小組收集證據以找到兇手時，格雷格探索火山爆發的後果，以便她能夠了解地球表面之下正在發生的事情。
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“我擁有熔岩流，我將用它來弄清楚火山隱藏的內部運作機制，”她說。“熔岩流出的速度有多快？建造我正在觀察的那座火山花了多長時間？這能告訴我關於我看不見的東西什麼？”
格雷格是布法羅大學的地質學家，她加入了首席科學家約翰·辛頓（夏威夷大學），一同乘坐“亞特蘭蒂斯”號研究船前往加拉帕戈斯群島擴張中心（GSC）進行為期一個月的考察。作為一位解讀熔岩形態（熔岩流冷卻後的形狀）的專家，她希望發現這個中洋脊的熔岩噴發是否相關，以及噴發是否受到東面數百英里處的熱點的影響。
“我們來到這裡的部分原因是[GSC]還沒有得到充分的研究，”她說。“[這個山脊]具有一些大西洋中脊的特徵，以及一些東太平洋隆起的特徵，所以我們不太確定會發現什麼。”
在她在布法羅大學的實驗室裡，格雷格使用計算機建模和實驗室模擬來了解熔岩如何在地幔中流動併到達海底。
由於熔岩本身太熱，無法在實驗室中使用，格雷格使用一種由聚乙二醇 600 (PEG 600) 製成的蠟，其中“600”指的是它的分子量。有些人可能知道 PEG 就是“卡波蠟”；其他版本的蠟用於各種商業形式，從防凍劑到沙拉醬。PEG 600 模擬熔岩的粘度，但在約 68 華氏度時熔化，使其成為熔岩的完美替代品。格雷格在大型水箱中使用 PEG 600 建立受控的火山爆發，測量溫度、流速和坡度的差異。
“我對固態岩石變得足夠熱以至熔化和流動的想法著迷，”她說。
當她在“阿爾文”號潛水器中探索實際的火山爆發時，她的實驗室經驗尤其有用。
“我有一個視覺字典，我把它帶到潛水器裡，這樣如果我看到這些流動地點……我可以翻閱我的字典，然後說，‘好的，這意味著它流出得很慢’或者‘這意味著它流出得很快’，”她說。“所以當我在潛水器裡時，我從窗外看到的是凝固的熔岩，但在我的腦海裡，我看到了一部關於它如何到達那裡的電影。”
到目前為止，格雷格在她的“阿爾文”號潛水中看到了很多枕狀熔岩和舌狀熔岩。枕狀熔岩的存在通常意味著熔岩流出緩慢。先前對 GSC 的研究發現，這種玄武岩中的鎂含量較高，這使得像格雷格這樣的科學家相信熔岩在高溫下流動並且粘度較低。與其他中洋脊（如大西洋中脊 (MAR) 和東太平洋隆起 (EPR)）相比，這種緩慢移動、稀薄的熔岩組合是不尋常的。
“我們不知道會發現什麼，所以一切都是驚喜，”她說。“大量的鎂意味著它流出時又熱又稀……但它幾乎只是滲出來。這非常有趣。”
科學家們發現，大西洋中脊上的熔岩流通常由較厚、富含晶體的熔岩組成，這些熔岩以緩慢的速度流動，形成海底山。她說，在東太平洋隆起，他們看到的熔岩流似乎具有更薄、更稀的熔岩，以更快的速度流動，形成片狀流。
這些中洋脊存在的岩石的化學成分是影響其熔化的因素。大多數熔岩流由玄武岩組成，玄武岩是一種矽酸鹽。矽酸鹽包含一個矽原子和兩個氧原子。矽分子可以連線在一起，形成一種稱為矽氧四面體的三維化合物。
矽氧四面體也連線成鏈狀，形成像石英這樣的晶體。格雷格說，未熔化的晶體可以使熔岩變稠並減慢其流動速度，就像顆粒花生醬比順滑花生醬更難塗抹一樣。
當矽分子被加熱時，它們的行為很像我們燒水時水分子的行為——它們快速移動並彈跳，使得每個矽氧四面體更難粘在一起並形成鏈。結果是更薄、更稀的熔岩。
像鎂這樣的礦物質，格雷格稱之為“派對破壞者”，也會抑制矽氧四面體，降低熔岩的粘度和晶體含量，這可能解釋了在 GSC 發現的熔岩流。
“阿爾文”號取回的一些樣本似乎也缺少晶體，這為 GSC 這一部分的熔岩流是由更稀的熔岩構成的假設增加了證據。
“亞特蘭蒂斯”號研究船上的科學團隊尚未發現這些噴發是由一個大型熔岩池還是由許多較小的熔岩囊提供。實驗室測試、目視觀察和最終的化學分析將幫助像格雷格這樣的科學家瞭解 GSC 噴發的內部運作機制。
很快，該小組將向東前往加拉帕戈斯群島附近的熱點，以探索那裡產生的熔岩是否影響 GSC。他們將繼續使用自主海底探測器“哨兵”號繪製海底地圖，並使用“阿爾文”號探索噴發事件。
圖片：“阿爾文”號深海潛水器用其機械臂抓取岩石樣本。（圖片由約翰·辛頓提供）