Tektonik i troperne udløser Jordens istider, undersøgelse finder

I løbet af de sidste 540 millioner år har jorden har forvitret tre store istider - perioder, hvor de globale temperaturer faldt, producerer omfattende iskapper og gletschere, der har strakt sig ud over polarkapperne.

Nu er forskere ved MIT, University of California i Santa Barbara, og University of California i Berkeley har identificeret den sandsynlige udløser for disse istider.

I en undersøgelse offentliggjort i Videnskab , teamet rapporterer, at hver af de sidste tre store istider var forud for tropiske "bue-kontinentkollisioner"-tektoniske ophobninger, der fandt sted nær Jordens ækvator, hvor oceaniske plader red op over kontinentale plader, udsætter titusinder af kilometer oceanisk sten for et tropisk miljø.

Forskerne siger, at varmen og fugtigheden i troperne sandsynligvis udløste en kemisk reaktion mellem klipperne og atmosfæren. Specifikt, klippernes calcium og magnesium reagerede med atmosfærisk kuldioxid, trække gassen ud af atmosfæren og permanent binde den i form af carbonater såsom kalksten.

Over tid, siger forskerne, denne forvitringsproces, forekommer over millioner af kvadratkilometer, kunne trække nok kuldioxid ud af atmosfæren til at afkøle temperaturer globalt og i sidste ende udløse en istid.

"Vi tror, ​​at bue-kontinentkollisioner på lave breddegrader er udløseren for global afkøling, "siger Oliver Jagoutz, lektor i MIT's Department of Earth, Atmosfærisk, og planetariske videnskaber. "Dette kan ske over 1-5 millioner kvadratkilometer, hvilket lyder af meget. Men i virkeligheden, det er en meget tynd strimmel af jorden, sidder på det rigtige sted, der kan ændre det globale klima. "

Jagoutz 'medforfattere er Francis Macdonald og Lorraine Lisiecki fra UC Santa Barbara, og Nicholas Swanson-Hysell og Yuem Park fra UC Berkeley.

En tropisk trigger

Når en oceanisk plade skubber op mod en kontinental plade, kollisionen skaber typisk en bjergkæde af nyligt udsat sten. Fejlzonen, langs hvilken de oceaniske og kontinentale plader støder sammen, kaldes en "sutur". I dag, visse bjergkæder såsom Himalaya indeholder suturer, der er migreret fra deres oprindelige kollisionspunkter, som kontinenter har flyttet sig over årtusinder.

I 2016, Jagoutz og hans kolleger genfandt bevægelser af to suturer, der i dag udgør Himalaya. De fandt ud af, at begge suturer stammede fra den samme tektoniske migration. For otte millioner år siden, da superkontinentet kendt som Gondwana flyttede nordpå, en del af landmassen blev knust mod Eurasien, at afsløre en lang række oceanisk sten og skabe den første sutur; 50 millioner år siden, en anden kollision mellem superkontinenterne skabte en anden sutur.

Teamet fandt ud af, at begge kollisioner fandt sted i tropiske zoner nær ækvator, og begge gik forud for globale atmosfæriske kølehændelser med flere millioner år - hvilket er næsten øjeblikkeligt på en geologisk tidsplan. Efter at have undersøgt de hastigheder, hvormed udsat oceanisk sten, også kendt som ophiolitter, kunne reagere med kuldioxid i troperne, forskerne konkluderede, at i betragtning af deres placering og størrelse, begge suturer kunne faktisk have afsat nok kuldioxid til at afkøle atmosfæren og udløse begge istider.

Interessant nok, de fandt ud af, at denne proces sandsynligvis også var ansvarlig for at afslutte begge istider. Over millioner af år, den oceaniske sten, der var tilgængelig for at reagere med atmosfæren, eroderede til sidst, erstattet med ny sten, der optog langt mindre kuldioxid.

"Vi viste, at denne proces kan starte og afslutte istiden, ”Siger Jagoutz.” Så spekulerede vi på, hvor ofte virker det? Hvis vores hypotese er korrekt, vi burde opdage, at for hver gang der er en afkøling, der er mange suturer i troperne. "

At afsløre Jordens suturer

Forskerne kiggede for at se, om istider endnu længere tilbage i Jordens historie var forbundet med lignende bue-kontinentkollisioner i troperne. De udførte en omfattende litteratursøgning for at kompilere placeringen af ​​alle de store suturzoner på Jorden i dag, og brugte derefter en computersimulering af pladetektonik til at rekonstruere bevægelsen af ​​disse suturzoner, og Jordens kontinentale og oceaniske plader, tilbage gennem tiden. På denne måde, de var i stand til at lokalisere omtrent hvor og hvornår hver sutur oprindeligt dannede sig, og hvor lang tid hver sutur strakte sig.

De identificerede tre perioder i løbet af de sidste 540 millioner år, hvor store suturer, omkring 10, 000 kilometer i længden, blev dannet i troperne. Hver af disse perioder faldt sammen med hver af de tre store, velkendte istider, i senordovicien (for 455 til 440 millioner år siden), Permo-Carboniferous (for 335 til 280 millioner år siden), og Cenozoic (for 35 millioner år siden til i dag). Vigtigere, de fandt ud af, at der ikke var nogen istider eller istiden i perioder, hvor store suturzoner dannede sig uden for troperne.

"Vi fandt ud af, at hver gang der var en top i suturzonen i troperne, der var en ishændelse, "Siger Jagoutz." Så hver gang du får, sige, 10, 000 kilometer suturer i troperne, du får en istid. "

Han bemærker, at en større suturzone, omkring 10, 000 kilometer, er stadig aktiv i dag i Indonesien, og er muligvis ansvarlig for Jordens nuværende istid og udseendet af omfattende iskapper ved polerne.

Denne tropiske zone omfatter nogle af de største ophiolitlegemer i verden og er i øjeblikket en af ​​de mest effektive regioner på Jorden til optagelse og opsamling af kuldioxid. Da globale temperaturer stiger som følge af menneskeligt afledt kuldioxid, nogle forskere har foreslået at male store mængder ofiolitter og sprede mineralerne gennem ækvatorialbæltet, i et forsøg på at fremskynde denne naturlige køleproces.

Men Jagoutz siger, at slibning og transport af disse materialer kan producere yderligere, utilsigtede kulstofemissioner. Og det er uklart, om sådanne foranstaltninger kan have en betydelig indvirkning i vores levetid.

"Det er en udfordring at få denne proces til at fungere på menneskelige tidsplaner, "Jagoutz siger." Jorden gør dette langsomt, geologisk proces, der ikke har noget at gøre med det, vi gør mod Jorden i dag. Og det vil hverken skade os, ej heller redde os. "