Klippede isbjerge og dybe ankre – ny forskning i, hvordan planetariske kræfter former jordens overflade

Har du nogensinde undret dig over, hvorfor Jordens overflade er adskilt i to adskilte verdener - oceanerne og store landområder?

Hvorfor er land og vand ikke mere blandet sammen, danner et landskab af søer? Og hvorfor er det meste af landet relativt lavt og tæt på havoverfladen, gøre kystregioner sårbare over for stigende hav?

Vores nye forskning afdækker de grundlæggende kræfter, der kontrollerer jordens overflade. Disse resultater vil hjælpe videnskabsmænd med at beregne, hvordan landniveauer vil reagere på smeltningen af ​​iskapper og stigninger i havniveauet, som følge af den globale opvarmning, samt give indsigt i ændringer i landareal gennem vores planets historie.

Rocky isbjerge

Forskningen trækker på arbejdet fra en inspirerende tidlig geolog. I 1855, den britiske astronom Royal George Biddell Airy udgav, hvad der uden tvivl er en af ​​de vigtigste videnskabelige artikler inden for geovidenskaben, opstilling af den grundlæggende forståelse af, hvad der styrer højden af ​​planetens overflade.

Airy var klar over, at jordens form minder meget om en snurrende væskekugle, forvrænges af rotationskræfterne, så den buler lidt ved ækvator og flader ud ved polerne. Han konkluderede, at Jordens indre må være væskelignende.

Hans målinger af tyngdekraften i mineskakter viste, at Jordens dybe indre må være meget tættere end de lavvandede dele.

Airy tog derefter et ekstraordinært spring i videnskabelig tænkning. Han foreslog, at den ydre del af Jorden, som han kaldte skorpen, skal flyde på underliggende "væske".

En analogi kan være et isbjerg, der flyder i vand - at hæve sig over overfladen, isbjerget skal have dybe iskolde rødder.

Ved at anvende det samme princip på Jorden, Airy foreslog, at jordskorpen også havde isbjerglignende rødder, og jo højere overfladen er, jo dybere disse rødder må være, skabe tykkere skorpe.

Airys idé gav en grundlæggende forklaring på kontinenter og oceaner. De var områder med henholdsvis tyk og tynd skorpe. Høje bjergkæder, såsom Himalaya eller Andesbjergene, var underlagt endnu tykkere skorpe.

Tektoniske plader

I 1960'erne, den nye teori om pladetektonik introducerede en komplikation. Det tilføjede begrebet tektoniske plader, som er koldere og tættere end den dybere kappe (det geologiske lag under skorpen).

I løbet af de sidste to årtier, geofysikere har endelig sammensat et præcist billede af skorpen på kontinenterne.

Vi fandt et overraskende resultat - der synes at være lidt sammenhæng mellem kontinenternes gennemsnitlige højder og tykkelsen af ​​den underliggende skorpe, bortset fra at skorpen er meget tykkere end under havene. Det meste af landområdet ligger inden for et par hundrede meter fra havoverfladen, alligevel varierer tykkelsen af ​​skorpen med mere end 20 km.

Så hvorfor ser vi ikke forskellene i skorpetykkelse under et kontinent afspejlet i dets form ovenover? Vores forskning viser, at den underliggende tykke tektoniske plade fungerer som et anker, holde højderne relativt lave, selvom den flydende skorpe ønsker at stige højere.

Vi brugte målinger af tykkelsen af ​​de tektoniske plader, for nylig bestemt ud fra hastigheden af ​​seismiske bølger. Basen af ​​kontinentalpladerne når op til 250 km dyb, men det meste er mellem 100 km og 200 km dybt.

Vi beregnede også tæthederne af de forskellige lag ud fra variationer i tyngdekraften. Det var tydeligt, at pladernes tætte rødder var i stand til at trække jordens overflade ned på præcis den måde, der var nødvendig for at forklare de faktiske højder.

En balance mellem planetariske kræfter

Europa og Asien har meget ens gennemsnitlige højder på omkring 175m over havets overflade. I Asien, både skorpen og den tektoniske plade er tykkere end under det europæiske kontinent, men vægten af ​​den ekstra tykkelse balancerer tendensen til, at den tykkere skorpe stiger op.

Men hvorfor er der så meget land tæt på havoverfladen? Svaret er erosion. Over geologisk tid, store floder slider landskabet væk, transporterer klippestykker til havet. På denne måde floder vil altid reducere kontinenterne til en højde tæt på havoverfladen.

Østantarktis er undtagelsen, der beviser reglen. Det har været tæt på Sydpolen i hundreder af millioner af år, med et klima for koldt til, at store floder eroderer landskabet markant.

Skorpen er blevet "beskyttet" mod erosionskræfterne og er i gennemsnit omkring 5 km tykkere end alle de andre sydlige kontinenter, men den har en lignende pladetykkelse.

Vægten af ​​den enorme østantarktiske iskappe presser det underliggende grundfjeld ned. Men hvis al isen smeltede, overfladen af ​​Østantarktis ville hoppe tilbage over de følgende 10, 000 år eller deromkring for at danne det højeste kontinent af alle.

Det her, selvfølgelig, er ingen grund til trøst i vores nuværende klimaproblemer, med en stor del af verdens befolkning, der bor i kystområder.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.