Hvorfor forsvandt jordens gamle oceaner?

Vi tænker på havene som værende stabile og permanente. Imidlertid, de bevæger sig med omtrent samme hastighed, som dine negle vokser. Geovidenskabsmænd ved CEED, Universitetet i Oslo har fundet en ny måde at kortlægge jordens gamle oceaner på.

Jordens overflade er i konstant bevægelse. Ny skorpe dannes ved midt-oceaniske højdedrag, såsom den midtatlantiske højderyg, og ældre skorpe ødelægges.

Hvis vi går millioner af år tilbage i tiden, havene og kontinenterne på planeten Jorden var meget forskellige. Oceaner, der engang eksisterede, er nu begravet dybt inde i Jordens indre, i kappen.

Seismisk tomografi bruger jordskælv til at afbilde Jordens indre ned til cirka 2, 800 km. Modeller baseret på denne teknik bruges til at vise, hvordan vores planets overflade kan have set ud for op til 200 millioner år siden.

Enkel og kraftfuld

Grace Shephard ved Center for Earth Evolution and Dynamics (CEED), Universitetet i Oslo har fundet en enkel, men alligevel kraftfuld måde at kombinere billeder fra alternative seismiske tomografimodeller.

Hun valgte at flytte til Norge af mange grunde. En af dem var landets nærhed til Arktis, en region, hvor man ved relativt lidt om subduktion, vulkanudbrud og pladetektonik langt tilbage i tiden.

I en ny undersøgelse offentliggjort på nature.com, Shephard og kolleger Mathew Domeier (CEED), Kara Matthews, og Kasra Hosseini (begge University of Oxford) afslører en ny måde at vise modeller af udviklingen af ​​Jordens indre.

"Der er mange forskellige måder at skabe sådanne modeller på, og mange forskellige datainput kan bruges, " forklarer Grace Shephard, der har været postdoc ved CEED, siden hun tog sin ph.d. ved University of Sydney for fire år siden.

"Vi ønskede en hurtig og enkel måde at se, hvilke funktioner der er fælles på tværs af alle modellerne. Ved at sammenligne op til 14 forskellige modeller, for eksempel, vi kan visualisere, hvor de er enige og dermed identificere, hvad vi kalder de mest robuste anomalier."

Det giver mere præcis og lettere tilgængelig information om havbassiners og indholds bevægelser tilbage i tiden – og samspillet mellem jordskorpen og kappen.

Genopbygning af kontinenter og oceaner

Tomografimodellerne bruges til at rekonstruere bevægelser af kontinenter og oceaner. Den nye og åbne måde at vise modellerne på fjerner noget af beslutningstagningen for forskere, der studerer Jordens dynamik.

"Med dette værktøj, geovidenskabsfolk kan vælge, hvilke modeller de vil bruge, hvor dybt ind i kappen at gå, og et par andre parametre, " forklarer Shephard. "Således, de kan zoome ind på deres interesseområde. Imidlertid, vi skal huske, at kortene kun er så gode som de tomografimodeller, de er bygget på."

Grace Shephard og kolleger har også undersøgt, om der er mere overensstemmelse mellem de forskellige tomografimodeller i bestemte dybder af kappen. De har gjort opdagelser, der tyder på, at mere palæosegulv kan findes omkring 1, 000 – 1, 400 km under overfladen end på andre dybder.

"Hvis disse dybder oversættes til tid - og vi forudsætter, at havbunden synker ned i kappen med en hastighed på 1 centimeter om året - kan det betyde, at der var en periode for omkring 100-140 millioner år siden, der oplevede mere havødelæggelse. , det kunne også identificere en kontroversiel region på jorden, der er mere tyktflydende, eller klæbrig, ' og får synkende træk til at hobe sig op, lidt ligesom en trafikprop. Disse fund, og årsagerne bag, bære kritisk information om overfladen og den indre udvikling af vores planet, " forklarer Shephard.

For at forstå Jordens udvikling, det er vigtigt at studere subduktionszonerne. De tektoniske plader i oceanerne bliver subduceret under kontinentalpladerne, eller under andre oceaniske plader. Eksempler inkluderer Stillehavet, der bevæger sig under Japan, og subduktioner inden for Middelhavsområdet. Pladerekonstruktionsmodeller er generelt enige om, at for omkring 130 millioner år siden, der var et højdepunkt i mængden af ​​subduktion. Så kortene fra Shephard og kolleger kunne give uafhængige beviser for denne begivenhed.

At vende udviklingen

Grace Shephard viser os computeranimationer, der vender disse evolutionære processer. Hun bringer tilbage til overfladen oceaner, der har været begravet dybt inde i kappen i millioner af år. Det kan ligne et spil, men det illustrerer en vigtig pointe:

"At studere disse processer på nye måder åbner op for nye spørgsmål. Det er noget, vi glæder os over, fordi vi skal finde ud af, hvilke spørgsmål vi skal stille, og hvad vi skal fokusere på for at forstå Jordens udvikling. Vi skal altid huske på, hvad der er en observation, og hvad der er en model. Modellerne skal testes mod observationer, at gøre plads til nye og forbedrede modeller. Det er en iterativ procedure."

Spørgsmål og svar

Hvorfor er modellerne af Jordens indre vigtige?

Det er en grundlæggende måde at forstå mere om vores planet på, konfigurationen af ​​kontinenter og oceaner, klima forandring, bjergbygning, placeringen af ​​værdifulde ressourcer, biologi, osv. Bevislinjer i fortiden kan være afgørende for indsigt i, hvad der vil ske i fremtiden, og er afgørende for samspillet mellem samfundet og det naturlige miljø.

Baseret på disse modeller, kan du forudsige hvordan Jorden vil se ud om 1 million år?

Hvis du ser på Jorden fra rummet, fordelingen af ​​kontinenter og oceaner vil da se meget ens ud, selvom livet, klimaet og havniveauet kan have ændret sig dramatisk. Hvis vi går endnu længere frem, sige 10 eller 100 millioner år, det er meget svært at sige, hvordan oceanerne åbner og lukker, men vi har nogle spor. Nogle mennesker tror, ​​at Atlanten vil lukke, og andre tror, ​​at de arktiske eller indiske oceaner vil lukke. Vi kan følge fortidens regler, når vi ser på fremtiden, men denne opgave holder geovidenskabsfolk meget travlt.

Vil vi være i stand til at forudsige jordskælv?

Det er en hellig gral for vores samfund. At forstå, hvordan vores Jord fungerer på alle skalaer, bringer os tættere på denne opgave. Der er så mange spørgsmål, der skal besvares. Vi mangler stadig at forstå så meget mere om vores nuværende Jord – og vores tidligere Jord. For eksempel, vores nuværende pladetektoniske modeller kan tage os ret sikkert tilbage til 200 millioner år siden. Jeg har en kollega, som ser på fortiden tilbage til 1 milliard år. At gøre det, vi skal lære meget mere om overfladen og den dybe kappe.

Til mig, at være geovidenskabsmand er som at arbejde i et eventyrland. Jeg er i stand til at bruge mange forskellige værktøjer og se på forskellige tidsskalaer. Det er det, jeg virkelig nyder at gøre. Og jeg kan godt lide den tværfaglige tilgang. Jeg arbejder med kolleger og samarbejdspartnere fra hele verden. Det er en grund til, at vi er nødt til at gøre vores modeller offentligt tilgængelige.