过去的研究曾通过同位素分析推测某些火山岩可能含有地核物质,例如加拿大巴芬岛的岩石中氦-3和钨、氢同位素的异常比例。然而,这些证据并不完全确凿,因为氦和氢也可能来自地幔。为寻找更直接的证据,研究人员将目光转向钌——一种富集于地核的稀有金属。通过对夏威夷火山岩中钌同位素(原子量100、101和102)的精确测量,研究团队发现其同位素特征与地壳其他区域明显不同。
夏威夷群岛由地幔深处的“热点”岩浆喷发形成,是研究深部地幔物质的理想地点。研究人员改进了钌提取技术,利用质谱仪检测微量信号,最终确认这些钌同位素可能源自地核。这一发现与地球演化历史吻合:地核形成于40多亿年前,而地幔和地壳因后期陨石撞击混入了不同物质,导致同位素组成差异。
研究进一步支持了岩浆柱可能起始于核幔边界的理论。尽管证据有力,但专家指出,仍需更多研究排除其他可能性。未来,科学家计划通过分析其他火山热点样本,进一步验证这一突破性发现。