Geologer bruger paleomagnetisme til at bestemme kæden af ​​begivenheder, der resulterede i Himalaya-bjergene

Ifølge Craig Martin, at tyde Jordens geologiske fortid er som en myre, der klatrer over et biluheld. "Du skal finde ud af, hvordan bilulykken skete, hvor hurtigt kørte bilerne, i hvilken vinkel de ramte, "forklarer Martin, en kandidatstuderende ved MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber (EAPS). "Du er bare en lille myre, der vandrer over dette enorme kaos, "tilføjer han.

Nedstyrtningsstedet Martin undersøger er Himalaya, en 1, 400-mile bjergkæde, der rejste sig, da de indiske og eurasiske tektoniske plader krympede sammen. "Mainstreamideen er:Der var Eurasien; der var Indien; og de kolliderede for 50 millioner år siden, " siger Oliver Jagoutz, en lektor i EAPS og Martins rådgiver. "Vi synes, det var meget mere kompliceret end det, fordi det altid er mere kompliceret. "

Detektivarbejde kl. 11, 000 fod

For otte millioner år siden, Indien og Eurasien var 4, 000 miles fra hinanden, adskilt af en gammel vandmasse, som geologer kalder Neotethys Ocean, men Jagoutz mener, at der var mere end blot havvand mellem de to. Han er ikke alene. Mange geologer er enige om eksistensen af ​​en bue af vulkanske øer, der er dannet på grænsen af ​​en mindre tektonisk plade, ligner Mariana-øerne i Stillehavet. Imidlertid, der er debat om, hvorvidt disse øer først kolliderede med den eurasiske plade mod nord eller den indiske plade mod syd. Jagoutz' hypotese er sidstnævnte. "Hvis jeg har ret, buen sidder nær ækvator. Hvis de andre har ret, fragmenterne skal være 20 grader nord, " forklarer han. "Så enkelt er det." Men det kan betyde en verden til forskel med hensyn til at forklare palæoklimaet - ikke kun i Himalaya, men også globalt.

For at teste denne hypotese, Jagoutz og Martin vendte sig til palæomagnetisme. Nogle stenmineraler, såsom magnetit, indeholder jern og fungerer som små stangmagneter, orienterer deres magnetisering langs Jordens magnetfelt. Ved ækvator, magnetit i nydannede bjergarter vil blive magnetiseret parallelt med jorden, men jo længere nord eller syd den er, jo mere tilbøjelig vil magnetiseringen være. "Vi kan måle, i det væsentlige, breddegraden, hvor en klippe blev dannet på, ”forklarer Martin.

Hvis du skulle tage et stykke af Kohistan-Ladakh-regionen i Himalaya i det nordlige Indien, du ville se en række stenlag, der repræsenterer Indien -pladen og Eurasien -pladen, med den vulkanske ø-bue klemt ind imellem. "Derfor er Ladakh et virkelig fedt sted at gå til, fordi du kan gå gennem hele denne kollision, " siger Martin.

I sommeren 2018, Martin og Jade Fischer, en junior dobbelt-major i EAPS og fysik, tilbragte seks uger i Ladakh for at indsamle prøver fra de vulkanske klipper. Tilbage på MIT, Martin målte den palæomagnetiske signatur af disse klipper, og hans resultater placerede Kohistan-Ladakh-buen lige ved ækvator, i overensstemmelse med Jagoutz' teori.

Et magnetisk samarbejde

Megan Günther, en junior i EAPS, hørte første gang om muligheden for at udføre feltarbejde i Ladakh, da Martin holdt et oplæg om sin forskning i sin strukturgeologiske klasse sidste efterår. "I slutningen, han fortalte os, at han nok skulle afsted igen og for at fortælle ham, hvis vi var interesserede, "Forklarer Guenther." Jeg mailede ham en time senere. "

Guenther havde ledt efter en chance for at få mere feltoplevelse. Hun arbejder på sammensætninger af måneglas med Tim Grove, Robert R. Shrock professor i jord- og planetvidenskab, hvor forskningen udelukkende foregår i laboratoriet. "Du kan ikke rigtig udføre feltarbejde på månen, " joker hun.

Den sidste sommer, Guenther og Martin tilbragte seks uger i Ladakh for at indsamle stenprøver fra den eurasiske plade for at bevise, at dette ikke også var længere sydpå, kortlægge regionen og lave strukturelle analyser. Både Guenther og Martin blev støttet af MIT International Science and Technology Initiatives (MISTI) og MITI Global Seed Fund.

MISTI og Jagoutz går længe tilbage, med MITI-finansierende klasseudflugter, afdelingsudflugter, og en række af Jagoutz' elever. "MITI-Indien har været god ved os, " siger han. "De finansierede workshoppen, hvor vi fandt på hele konceptet med dette arbejde." Og, siger Jagoutz, eleverne elsker virkelig oplevelsen. "De bliver påvirket af det, og mange mennesker valgte deres karriereveje efter det, " siger Jagoutz. "I sidste ende, det er det, MISTI handler om:En oplevelse, der fortæller eleverne, at de vil ind i naturvidenskab. "

For Guenther, turen var en væsentlig del af hendes uddannelse som geolog. "Jeg føler mig meget mere selvsikker som feltgeolog, hvilket er præcis hvad jeg ønskede, " siger hun. Det gjorde også indtryk på geologiens titaniske skala. "Skalaen af ​​alting er så skør, " siger Günther. "Du er allerede på 11, 000 fod, minimum, hele tiden, og så tårner disse enorme bjerge sig over det."

Ved at løse historien om kollisionen, der resulterede i Himalaya, Jagoutz og hans team kaster også lys over dets globale implikationer. Store kollisioner, Jagoutz forklarer, ikke kun have lokale effekter, og i tilfælde af Himalaya kan de også forklare nogle af Jordens tidligere ishændelser. "Det er det gode ved geologi:dimensionerne, " siger Jagoutz. "Du ser på en magnetitkrystal i en klippe, og det fortæller dig, hvordan global køling fungerer. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.