Ny undersøgelse afslører sammenhæng mellem klima, livet og kontinenternes bevægelse

En ny undersøgelse fra University of Texas i Austin har vist en mulig sammenhæng mellem liv på Jorden og kontinenternes bevægelse. Resultaterne viser, at sediment, som ofte består af stykker af døde organismer, kunne spille en nøglerolle i at bestemme hastigheden af ​​kontinentaldrift. Ud over at udfordre eksisterende ideer om, hvordan plader interagerer, resultaterne er vigtige, fordi de beskriver potentielle feedbackmekanismer mellem tektoniske bevægelser, klima og liv på jorden.

Studiet, udgivet 15. november i Earth and Planetary Science Letters , beskriver, hvordan sediment, der bevæger sig under eller subducerer under tektoniske plader, kunne regulere pladernes bevægelse og endda kan spille en rolle i den hurtige stigning af bjergkæder og vækst af kontinental skorpe.

Forskningen blev ledet af Whitney Behr, en forsker ved Jackson School og professor ved ETH Zürich i Schweiz, og medforfatter af Thorsten Becker, en professor ved UT Jackson School of Geosciences og forsker ved dets Institute for Geophysics (UTIG).

Sediment dannes når vind, vand og is eroderer eksisterende sten, eller når skaller og skeletter af mikroskopiske organismer som plankton samler sig på havbunden. Sediment, der kommer ind i subduktionszoner, har længe været kendt for at påvirke geologisk aktivitet, såsom hyppigheden af ​​jordskælv, men indtil nu mentes det at have ringe indflydelse på kontinental bevægelse. Det skyldes, at subduktionshastigheden blev antaget at være afhængig af styrken af ​​subduktionspladen, når den bøjer og glider ind i den viskøse kappe, det halvsmeltede lag af sten under jordskorpen. Kontinental bevægelse drives af en plade, der synker under en anden, så i dette scenarie, styrken af ​​den del af pladen, der trækkes ind i jordens kappe (og den energi, der kræves for at bøje den) ville være den primære kontrol for hastigheden af ​​pladens bevægelse, med sediment med ringe effekt.

Imidlertid, Tidligere forskning, der involverede UTIG-forskere, havde vist, at subduktionspladerne kan være svagere og mere følsomme over for andre påvirkninger end tidligere antaget. Dette fik forskere til at lede efter andre mekanismer, der kan påvirke pladehastigheden. De vurderede, hvordan forskellige typer af sten kunne påvirke pladegrænsefladen - grænsen, hvor subduktionsplader mødes. Efterfølgende modellering viste, at sten lavet af sediment kan skabe en smørende effekt mellem plader, accelererende subduktion og øget pladehastighed.

Denne mekanisme kunne sætte gang i en kompleks feedback-loop. Når pladens hastighed stiger, der ville være mindre tid for sediment at akkumulere, så mængden af ​​subducerende sediment ville blive reduceret. Dette fører til langsommere subduktion, hvilket kan tillade bjerge at vokse ved pladegrænser, da kraften fra de to plader, der løber ind i hinanden, forårsager hævning. På tur, erosion af disse bjerge af vinden, vand og andre kræfter kan producere flere sedimenter, som strømmer tilbage til subduktionszonen og genstarter cyklussen ved at øge subduktionshastigheden.

"Feedback-mekanismerne tjener til at regulere subduktionshastigheder, så de ikke 'løber væk' med ekstremt hurtige hastigheder, " sagde Behr.

Behr og Beckers nye model tilbyder også en overbevisende forklaring på variationer fundet i pladehastighed, såsom Indiens dramatiske nordlige acceleration for omkring 70 millioner år siden. Forfatterne foreslår, at da Indien bevægede sig gennem ækvatorialhave myldret af liv, en overflod af sedimentær bjergart dannet af organisk stof, der satte sig på havbunden, skabte en smørende effekt i den subdukterende plade. Indiens march mod nord accelererede fra statelige 5 centimeter om året (ca. 2 tommer) til en iøjnefaldende 16 centimeter om året (ca. 6 tommer). Efterhånden som kontinentet accelererede faldt mængden af ​​sediment, der blev subduceret, og Indien gik langsommere, før det endelig kolliderede med Asien.

Behr og Becker foreslår, at disse feedback-mekanismer ville have været meget anderledes i den tidlige Jord før dannelsen af ​​kontinenter og fremkomsten af ​​liv. Selvom deres model ikke undersøger oprindelsen af ​​disse feedbackmekanismer, det rejser tvingende spørgsmål om samspillet mellem kontinental bevægelse og livet på Jorden.

"Det, der bliver klart, er, at den indkommende plades geologiske historie har betydning, sagde Becker, som også har Shell Distinguished Chair i geofysik på UT. "Vi bliver nødt til at studere mere detaljeret, hvordan disse mulige feedback-processer kan fungere."