由哥廷根大学牵头的一个国际研究团队发现，大约四百万年前，这块岩石在地下移动了超过90公里（56英里）。在此过程中，它在较浅的深度经历了异常高温，随后进入了与相对较冷的俯冲类型相关的条件。
这一发现提出了关于地球内部热量如何分布以及构造板块在下降时如何运动的新问题。研究结果发表在《自然·地球科学》（Nature Geoscience）上。
地球表面深处的奇异发现
地球的外壳被划分为巨大的构造板块，这些板块在地球表面缓慢移动。当两个板块汇聚时，其中一个板块可能被迫俯冲到另一个板块之下并沉入地球内部。这一过程被称为“俯冲”。
这些区域在塑造我们的星球方面发挥着重要作用。它们与强烈的地震和火山活动有关，但同时也通过在地球内部循环二氧化碳等物质，帮助调节地球数百万年间的气候。
俯冲带中存在的巨大压力可以将岩石转化为一种独特的红绿相间的物质，即“榴辉岩”。研究人员利用几种先进的分析技术对来自巴布亚新几内亚的一块此类岩石进行了检测。
在岩石内部，他们发现了柯石英的微小晶体，这是一种只能在极高压力下形成的矿物。这些晶体在岩石形成时被包裹在另一种矿物中，保存了其在地下深处所经历条件的宝贵证据。
通过研究这些微观线索，科学家确定这块岩石曾下沉至地表以下至少90公里处，那里的温度达到了约800°C（1,472°F）。
更令人惊讶的是他们关于这块岩石早期旅程的发现。
从热俯冲到冷俯冲的意外转变
研究人员重建了该岩石的温度历史，发现在大约45公里（28英里）深处，它已经达到了约700°C（1,292°F）的温度。
这意味着该岩石在达到其最大深度一半时，温度仅降低了约100°C，尽管它还需要再下沉45公里。
这出乎意料，因为现有模型预测俯冲带内的热量分布会有所不同。这块岩石似乎在较浅的深度经历了异常高温，随后才进入更深处具有相对较冷温度模式的环境。尽管其实际温度随深度增加而升高，但升温速率远低于科学家通常的预期。
哥廷根大学地球科学中心的扬·舍尼希（Jan Schönig）博士解释说：“发现这种从热俯冲到冷俯冲的转变是出乎意料的，因为这与我们目前对俯冲带的热模型相矛盾。”
科学家此前曾发现含有异常高温证据的岩石。然而，这是研究人员首次能够重建岩石从较浅深度下沉至更深深度时，不同热条件之间如此JianCe的转变。
如何解释地球隐藏的热量之谜？
研究人员为这种异常的温度模式确定了几个可能的解释。
一种可能性是，构造板块在相对较浅的深度产生的热量比科学家以前认为的要多得多。随着板块相互运动，强烈的剪切力可能在其边界处产生额外的热量。
另一种解释是，该俯冲带存在的时间还不够长，尚未达到传统模型预测的较低温度。
这两种过程可能共同导致了该岩石异常的热历史。
了解这些温度差异非常重要，因为俯冲带影响着地球上一些最强烈的地质过程。更准确的模型可以帮助科学家更好地评估与地震和火山活动相关的条件。
这些发现还可以增进我们对主要地球化学循环的理解，特别是长期碳循环，该循环通过在地表和地球内部之间转移碳来帮助调节地球气候。
通过揭示构造板块下沉时条件如何变化，这一发现为科学家提供了一种新方法，以研究俯冲在数百万至数十亿年间是如何运作的，以及这些过程今天如何继续塑造地球。
该研究获得了德国研究基金会（DFG）的资助。