Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Natur

Hvad får de tektoniske plader til at bevæge sig?

Plate Boundary Observatory, oprettet i 2004 af UNAVCO (finansieret af National Science Foundation og NASA), som et netværk af jordmåleinstrumenter, har installeret mere end 1.100 GPS-stationer i Nordamerika, inklusive denne i Denali i Alaska, som overvåger de tektoniske plader i Stillehavet og Nordamerika. National Park Service

Det er sådan, bjerge dannes, vulkaner bryder ud, og kontinenter glider fra hinanden. Så hvad får de tektoniske plader til at bevæge sig ? Opdag oprindelsen af ​​teorien om kontinentaldrift, og hvordan videnskabsmænd forklarer disse geologiske fænomener.

Indhold
  1. Kontinentaldriftens historie
  2. Teorien om pladetektonik
  3. Hvordan plader bevæger sig
  4. Dannelsen af ​​vulkaner

Kontinentaldriftens historie

Tilbage i 1911 forskede en tysk meteorolog og geofysiker ved navn Alfred Wegener på et universitetsbibliotek, da han stødte på en videnskabelig artikel, der oplistede ældgamle fossiler af identiske planter og dyr, som var blevet fundet på begge sider af Atlanterhavet.

Dette fik Wegener til at tænke på, hvordan de samme organismer kunne have udviklet sig to steder, der var adskilt af tusindvis af kilometer vand.

Nogle videnskabsmænd mente, at der engang havde eksisteret landbroer mellem disse steder. Men Wegener kiggede på kort over kystlinjerne i Afrika og Sydamerika og fik en anden idé. Hvad hvis disse kontinenter engang var blevet sat sammen og derefter flyttet fra hinanden som en del af en proces, der stadig var i gang?

Ud fra den inspiration kom Wegener med sin teori om kontinentaldrift, som på det tidspunkt i vid udstrækning blev hånet som latterlig.

I 1950'erne og 1960'erne var forskerne dog kommet til at tro, at Wegener kunne have været inde på noget, og at stykker af jordskorpen langsomt bevæger sig - en proces, der ikke kun forklarer mange af planetens egenskaber, men også kan hjælpe med at gøre liv på Jorden muligt.

Teorien om pladetektonik

Pladetektonik er teorien om, at jordskorpen og den øvre kappe er sammensat af adskillige større og mindre plader, der passer tæt sammen, men er i kontinuerlig bevægelse, nogle gange bevæger sig mod hinanden og andre gange fra hinanden.

Tektonisk skift

Bevægelsen af ​​plader er kendt som pladebevægelse eller tektonisk skift, og det har stået på i lang, lang tid. En undersøgelse foretaget af forskere fra Johns Hopkins University, offentliggjort i august 2019 i det videnskabelige tidsskrift Nature, konkluderer, at pladetektonikken begyndte for omkring 2,5 milliarder år siden og har udviklet sig gradvist siden da.

Mantelkonvektion

"Jorden er en storskala varmemotor," forklarer Ray Russo, lektor i geologi ved University of Florida og ekspert i pladetektonik, via e-mail.

"Varme tilbage fra planetarisk tilvækst, fra gravitationskompression og fra radioaktivt henfald er fanget i Jordens indre. Fordi varme strømmer fra varme til kolde områder, har Jordens indre varme en tendens til at strømme mod dens kolde overflade. Den mest effektive måde til dette varme til at komme fra det dybe indre til jordens overflade er ved konvektion. Så i stor skala stiger varmt kappemateriale og erstatter koldt kappemateriale, der har udviklet sig på jordens overflade.

"Det kolde materiale er i det væsentlige Jordens stive plader," fortsætter Russo. "Disse plader bliver tætte, når de afkøles, og til sidst bliver de tætte nok til at synke ned i kappen, afkøle planeten og omrøre kappen på globalt plan. Kort sagt, det er pladetektonik."

Hvordan får al denne varmeenergi hele plader til at bevæge sig? En teori er pladetræk. Når tætte oceaniske plader synker under mindre tætte kontinentalplader, trækker de resten af ​​pladen med sig i et fænomen kendt som slab pull.

Dette kort viser verdens navngivne tektoniske plader og illustrerer deres bevægelsesmønstre. Wikimedia Commons (CC By-SA 4.0)

Pladerne bevæger sig virkelig, virkelig langsomt - den gennemsnitlige hastighed er 0,6 tommer (1,5 centimeter) om året, selvom videnskabsmænd har forskellige meninger om, hvorvidt bevægelsen aftager eller stiger.

Hvordan plader bevæger sig

Pladerne interagerer langs deres grænser på tre forskellige måder.

Divergerende grænser

Hvor to plader bevæger sig væk fra hinanden, er der en divergerende grænse, en zone, hvor jordskælv er almindelige, og varm magma eller smeltet sten stiger fra kappen til overfladen for at danne ny skorpe.

Konvergerende grænser

Omvendt, på steder, hvor to plader mødes, opstår der en konvergent grænse. Påvirkningen af ​​pladerne de steder kan få kanterne til at bøje sig og skubbes op for at danne en bjergkæde eller bøje sig for at skabe en dyb rende i havbunden.

Kæder af vulkaner dannes ofte parallelt med grænserne. Konvergerende grænser skaber kontinental skorpe, men ødelægger skorpe, der er en del af havbunden.

Transformer pladegrænser

I en transformationspladegrænse glider to plader forbi hinanden. Skorpen langs en transformationspladegrænse vil blive revnet og brudt, men i modsætning til de to andre typer grænser vil den ikke skabe nogen ny skorpe. Jordskælv er almindelige langs disse forkastninger.

Dannelsen af ​​vulkaner

Som Russo forklarer, påvirker pladetektonikken dybt hele vores planet og alle dens naturlige processer. En stor grund er, at pladernes bevægelse forårsager dannelsen af ​​vulkaner - dybest set brud i skorpen, der tjener som ventilationskanaler for varme og lava - og deres udbrud genopstår konstant i havbassinerne, der tegner sig for 72 procent af jordens overflade.

Lige så vigtigt er det, at vulkansk aktivitet forbundet med tektonisk pladebevægelse får lettere, mindre tætte mineraler til at adskilles fra de tungere, tættere i Jordens kappe. "Akkumuleringen af ​​disse lette mineraler resulterer i udvikling og vækst af kontinenter, som vi lever på," siger Russo.

Pladebevægelse og havet

Tektonisk pladebevægelse har også været med til at skabe, på adskillige måder, de forhold, der gør livet på Jorden muligt. Det fører for eksempel til vekselvirkningen mellem varme vulkanske klipper og vand i havet, og udvaskningen af ​​ioner fra disse klipper er det, der styrer havenes saltholdighed.

"Livet udviklede sig i havene i nærværelse af dette ionrige vand, og mennesker har for eksempel blodsaltholdighed svarende til saltholdigheden af ​​havvand som en direkte konsekvens," siger Russo.

Derudover har vulkansk aktivitet udløst af pladetektonik også hjulpet med at skabe den frugtbare jord, der gør det muligt for planter at vokse og producere både mad og den ilt, der opretholder mennesker og store dyreliv, bemærker han.

Pladebevægelse og klima

Ved at omarrangere konfigurationen af ​​kontinenterne og havbassinerne påvirker pladetektonikken også planetens klima. "For eksempel leverer havbassinernes nuværende former konstant varmt ækvatorialvand til polarområder, hvilket forhindrer planeten i at udvikle meget store ekstreme overfladetemperaturer mellem ækvator og poler," siger Russo.

Bjergene dannet af tektonikken er også blandt planetens vigtigste kuldioxiddræn, der hjælper med at trække ned atmosfærisk C02 niveauer ved at danne nye mineraler. Denne proces stiger og falder som reaktion på temperaturskift, hvilket gør bjergene i stand til at fungere som gigantiske termostater.

Pladebevægelse og udvikling

Den gradvise forskydning af de kontinentale masser har også spillet en vigtig rolle i den biologiske evolution. "Arten - udviklingen af ​​nye arter - opstår, når en enkelt gruppe af planter eller dyr opdeles i to grupper, der ikke længere er i reproduktiv kontakt, som det for eksempel ofte sker, når et superkontinent går i stykker, og nye havbassiner dannes mellem dets kontinentale fragmenter," forklarer Russo.

Alt dette kan få Alfred Wegener - som døde i 1930, da han fortabte sig i en snestorm, mens han var på en ekspedition i Grønland - til sidst at føle sig retfærdiggjort.

Nu er det interessant

Mens Venus og Mars har varmt indre, og deres overflader viser tegn på nylig deformation, er Jorden den eneste planet i solsystemet, hvis overflade er opdelt i plader. Merkur, den anden klippeplanet, er ikke længere geologisk aktiv.