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The Hotspot That May Not Have Stayed Put
¶1 A sharp bend in a chain of underwater volcanoes running across the Pacific floor has long been read as a kind of frozen compass reading. It is said to record the moment a tectonic plate changed the direction it was sliding. That reading rests on one hidden assumption: that the volcanic source feeding the chain never moves itself. Testing the assumption directly took decades, since the source lies far too deep to observe. When geologists finally found an indirect way to check it, the bend turned out to preserve a more complicated story than a single, sudden turn.
¶2 The chain in question is the Hawaiian-Emperor seamount trail, stretching more than five thousand kilometers across the Pacific floor. The islands nearest Hawaii are youngest; age increases toward the older, more eroded Emperor Seamounts to the northwest. Geologists explain the pattern with the hotspot model, first outlined by Tuzo Wilson in 1963 and developed further by Jason Morgan in 1971. A plume of unusually hot rock stays fixed deep in the mantle while the plate slides past above it, marking the seafloor with volcanoes the way a stationary blowtorch would mark a moving sheet of metal. Under this model, the sharp bend where the younger Hawaiian chain meets the older Emperor chain, dated to around forty-seven million years ago, records nothing about the plume itself; it records only the moment the plate changed course. No one can watch a plume rise through thousands of kilometers of solid rock over tens of millions of years. So in 2001, a research team drilled into two of the oldest seamounts, Detroit and Suiko, to recover cylinders of solidified lava. They wanted to know whether the rock's own magnetism could reveal where the plume had stood when it erupted. Cooling lava locks tiny magnetic minerals into place at the angle of the planet's magnetic field at that instant, called inclination, which converts directly into paleolatitude: the latitude at which the rock formed.
¶3 Two outcomes were possible once the cores came up. If the plume had stayed exactly where it was while only the plate turned, every seamount along the chain, regardless of age, should show close to the same paleolatitude as Hawaii's present location, near nineteen degrees north. If instead the plume itself had drifted, paleolatitude should shift steadily with age, oldest to youngest. The results favored drift. Basalt from Detroit Seamount, eighty-one million years old, had formed at roughly thirty-six degrees north; basalt from Suiko Seamount, twenty million years younger, had formed at roughly twenty-seven degrees north. Rather than holding steady near nineteen degrees, the source had moved south by close to nine degrees of latitude over that span. John Tarduno, the geophysicist who led the analysis, calculated a drift rate of more than forty millimeters a year. A plume moving that fast could no longer be treated as a fixed anchor for reconstructing anything.
¶4 The drift data did not settle the question of what produced the bend. A southward shift of nine degrees of latitude is real, but it unfolds gradually over twenty million years, while the seamount chain itself bends by roughly sixty degrees in compass direction, concentrated in a much shorter stretch. [A] Later studies using computer models of deep mantle flow estimated that the plume drifted no more than about four to nine degrees of latitude over that same span. [B] That gap left room for the older explanation to survive alongside the newer one. [C] A change in the direction the Pacific Plate itself was moving, close to the same forty-seven-million-year mark, still appears necessary to account for the sharpness of the bend. [D] The two processes, a drifting plume and a turning plate, are not mutually exclusive, and most geologists now suspect the bend records some combination of both.
¶5 The stakes reach well beyond one bend in one chain. Geologists have long used hotspots as a fixed grid for reconstructing how the planet's plates have moved relative to one another. If a hotspot can drift, part of that grid has to be redrawn, and no one yet agrees by how much. Comparisons with other hotspot chains crossing the Pacific Plate, which should show a matching bend if a plate-direction change alone explained the pattern, have so far produced only partly consistent results. More than two decades after the first cores came up from Detroit Seamount, geologists still cannot say how much of the Hawaiian-Emperor bend belongs to a plume that wandered and how much belongs to a plate that turned, or why the deep mantle beneath the Pacific pushed the plume south exactly when it did.
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The gap between a few degrees of drift and a sixty-degree bend was too large to close with plume motion alone.
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A sharp bend in the Hawaiian-Emperor seamount chain, once read as a simple record of a change in plate motion, has turned out to be harder to explain than that reading assumed.
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El punto caliente que quizá no se quedó quieto
Un marcado giro en una cadena de volcanes submarinos que atraviesa el fondo del Pacífico se ha leído durante mucho tiempo como una especie de lectura de brújula congelada en el tiempo. Se dice que registra el momento en que una placa tectónica cambió la dirección en la que se deslizaba. Esa lectura descansa en un supuesto oculto: que la fuente volcánica que alimenta la cadena nunca se mueve por sí misma. Poner a prueba ese supuesto directamente tomó décadas, ya que la fuente se encuentra demasiado profunda para observarla. Cuando los geólogos finalmente encontraron una forma indirecta de comprobarlo, el giro resultó conservar una historia más complicada que un solo cambio repentino de dirección.
La cadena en cuestión es el rastro de montes submarinos Hawái-Emperador, que se extiende más de cinco mil kilómetros por el fondo del Pacífico. Las islas más cercanas a Hawái son las más jóvenes; la edad aumenta hacia los montes Emperador más antiguos y erosionados, al noroeste. Los geólogos explican el patrón con el modelo de punto caliente, esbozado por primera vez por Tuzo Wilson en 1963 y desarrollado más a fondo por Jason Morgan en 1971. Una columna de roca inusualmente caliente permanece fija en las profundidades del manto mientras la placa se desliza por encima, marcando el fondo marino con volcanes de la misma forma en que un soplete estacionario marcaría una lámina de metal en movimiento. Bajo este modelo, el marcado giro donde la cadena hawaiana más joven se une con la cadena Emperador más antigua, fechado hace unos cuarenta y siete millones de años, no registra nada sobre la columna misma; registra solo el momento en que la placa cambió de rumbo. Nadie puede observar una columna ascender a través de miles de kilómetros de roca sólida a lo largo de decenas de millones de años. Así que en 2001, un equipo de investigación perforó dos de los montes submarinos más antiguos, Detroit y Suiko, para recuperar cilindros de lava solidificada. Querían saber si el magnetismo propio de la roca podía revelar dónde había estado la columna cuando erupcionó. La lava al enfriarse fija diminutos minerales magnéticos en el ángulo del campo magnético del planeta en ese instante, llamado inclinación, que se convierte directamente en paleolatitud: la latitud en la que se formó la roca.
Eran posibles dos resultados una vez que salieron los núcleos. Si la columna se hubiera quedado exactamente donde estaba mientras solo giraba la placa, todos los montes submarinos a lo largo de la cadena, sin importar su edad, deberían mostrar una paleolatitud cercana a la ubicación actual de Hawái, cerca de los diecinueve grados norte. Si en cambio la columna misma se hubiera desplazado, la paleolatitud debería cambiar de forma constante con la edad, de lo más antiguo a lo más joven. Los resultados favorecieron el desplazamiento. El basalto del monte submarino Detroit, de ochenta y un millones de años, se había formado a aproximadamente treinta y seis grados norte; el basalto del monte submarino Suiko, veinte millones de años más joven, se había formado a aproximadamente veintisiete grados norte. En lugar de mantenerse cerca de los diecinueve grados, la fuente se había movido hacia el sur casi nueve grados de latitud a lo largo de ese período. John Tarduno, el geofísico que dirigió el análisis, calculó una tasa de desplazamiento de más de cuarenta milímetros al año. Una columna que se moviera a esa velocidad ya no podía tratarse como un ancla fija para reconstruir nada.
Los datos de desplazamiento no zanjaron la pregunta de qué produjo el giro. Un cambio de nueve grados de latitud hacia el sur es real, pero se desarrolla gradualmente a lo largo de veinte millones de años, mientras que la propia cadena de montes submarinos gira unos sesenta grados en dirección de brújula, concentrados en un tramo mucho más corto. Estudios posteriores que usaron modelos informáticos del flujo profundo del manto estimaron que la columna se desplazó no más de unos cuatro a nueve grados de latitud en ese mismo período. Esa brecha entre unos pocos grados de desplazamiento y un giro de sesenta grados era demasiado grande para cerrarla solo con el movimiento de la columna. Esa brecha dejó espacio para que la explicación anterior sobreviviera junto con la nueva. Un cambio en la dirección en que se movía la propia placa del Pacífico, cerca de la misma marca de cuarenta y siete millones de años, todavía parece necesario para explicar lo pronunciado del giro. Los dos procesos, una columna a la deriva y una placa que gira, no son mutuamente excluyentes, y la mayoría de los geólogos ahora sospechan que el giro registra alguna combinación de ambos.
Lo que está en juego va mucho más allá de un giro en una cadena. Los geólogos han usado durante mucho tiempo los puntos calientes como una cuadrícula fija para reconstruir cómo se han movido las placas del planeta unas respecto a otras. Si un punto caliente puede desplazarse, parte de esa cuadrícula debe redibujarse, y nadie se pone de acuerdo aún sobre cuánto. Las comparaciones con otras cadenas de puntos calientes que cruzan la placa del Pacífico, que deberían mostrar un giro equivalente si un cambio de dirección de la placa por sí solo explicara el patrón, hasta ahora solo han producido resultados parcialmente consistentes. Más de dos décadas después de que salieran los primeros núcleos del monte submarino Detroit, los geólogos todavía no pueden decir cuánto del giro Hawái-Emperador corresponde a una columna que vagó y cuánto a una placa que giró, ni por qué el manto profundo bajo el Pacífico empujó la columna hacia el sur precisamente cuando lo hizo.
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Vocabulary — el giro conserva sin cambios una historia complicada, es decir, la mantiene intacta a través del tiempo.
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Reference — quienes perforaron y querían saber esto fue el equipo de investigación de 2001, mencionado justo antes.
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Essential Term — el pasaje define la paleolatitud como la latitud de formación de la roca, calculada por el ángulo de sus minerales magnéticos.
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Factual — el modelo de punto caliente fijo predecía que la paleolatitud se mantendría constante, cerca de la posición actual de Hawái.
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Negative Fact — el pasaje dice que nadie puede observar directamente una columna ascendiendo; justo lo contrario a esta afirmación.
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Sentence Simplification — conserva las tres preguntas sin resolver: cuánto se debe a la columna, cuánto a la placa, y por qué el momento exacto.
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Inference — como el desplazamiento medido es mucho menor que el ángulo total del giro, un cambio en el movimiento de la placa probablemente también fue necesario.
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Rhetorical Purpose — la analogía del soplete ayuda a visualizar cómo una fuente fija puede marcar un rastro en una placa en movimiento.
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Paragraph Relation — el párrafo 4 muestra que el desplazamiento medido en el párrafo 3 no basta por sí solo para explicar el giro completo.
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Insert Text — justo después de presentarse la estimación de un desplazamiento pequeño, esta oración señala la brecha antes de que 'that gap' se retome en la oración siguiente.
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Prose Summary — (A) resume los párrafos 2 y 3, (C) el párrafo 4 y (E) el párrafo 5.