science >> Wetenschap >  >> Natuur

Plaattektoniek legt de puzzel van de verschuivende aardkorst samen

Het Plate Boundary Observatorium, opgericht in 2004 door UNAVCO (gefinancierd door de National Science Foundation en NASA) als een netwerk van aardmeetinstrumenten, heeft meer dan 1 geïnstalleerd 100 GPS-stations in Noord-Amerika, waaronder deze in Denali in Alaska, die de tektonische platen in de Stille Oceaan en Noord-Amerika bewaakt. Nationale parkdienst

In 1911, een Duitse meteoroloog en geofysicus genaamd Alfred Wegener deed onderzoek in een universiteitsbibliotheek, toen hij op een wetenschappelijk artikel stuitte dat oude fossielen opsomde van identieke planten en dieren die aan beide kanten van de Atlantische Oceaan waren gevonden. Dit zette Wegener aan het denken over hoe dezelfde organismen kunnen zijn geëvolueerd op twee plaatsen die gescheiden zijn door duizenden kilometers water. Sommige wetenschappers geloofden dat er ooit landbruggen tussen deze plaatsen hadden bestaan. Maar Wegener keek naar kaarten van de kusten van Afrika en Zuid-Amerika en kwam op een ander idee. Wat als die continenten ooit waren samengevoegd, en toen uit elkaar gingen, als onderdeel van een proces dat nog gaande was?

Vanuit die inspiratie Wegener kwam met zijn theorie van continentale drift, die in die tijd alom als belachelijk werd bespot. Tegen de jaren vijftig en zestig, echter, wetenschappers waren gaan denken dat Wegener misschien iets op het spoor was, en dat stukjes van de aardkorst langzaam bewegen - een proces dat niet alleen veel van de kenmerken van de planeet verklaart, maar kan ook helpen om het leven op aarde mogelijk te maken.

De theorie van platentektoniek

Platentektoniek is de theorie dat de aardkorst en de bovenmantel zijn samengesteld uit talrijke grote en kleine platen die stevig in elkaar passen maar continu in beweging zijn, soms naar elkaar toe en soms uit elkaar.

Die beweging staat bekend als plaatbeweging of tektonische verschuiving, en het is al lang aan de gang, lange tijd. Een onderzoek door onderzoekers van de Johns Hopkins University, gepubliceerd in augustus 2019, in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, concludeert dat platentektoniek ongeveer 2,5 miljard jaar geleden begon, en heeft zich sindsdien geleidelijk ontwikkeld.

"De aarde is een grootschalige warmtemotor, "Ray Russo, een universitair hoofddocent geologie aan de Universiteit van Florida en een expert in platentektoniek, uitleg per e-mail. "Hitte overgebleven van planetaire aanwas, door zwaartekrachtcompressie, en van radioactief verval wordt gevangen in het binnenste van de aarde. Omdat warmte van warme naar koude gebieden stroomt, De inwendige warmte van de aarde heeft de neiging naar het koude oppervlak te stromen. De meest efficiënte manier om deze warmte van het diepe binnenste naar het aardoppervlak te krijgen, is door convectie. Dus, op grote schaal, heet mantelmateriaal stijgt op en vervangt koud mantelmateriaal dat zich aan het aardoppervlak heeft ontwikkeld.

"Het koude materiaal is, eigenlijk, de harde platen van de aarde, Russo gaat verder. "Deze platen worden dicht als ze afkoelen en uiteindelijk worden ze dicht genoeg om in de mantel te zinken, de planeet af te koelen en de mantel op wereldschaal te roeren. In een notendop, dat is platentektoniek."

Deze kaart toont 's werelds genoemde tektonische platen en illustreert hun bewegingspatronen. Wikimedia Commons (CC By-SA 4.0)

De platen bewegen echt, heel langzaam - de gemiddelde snelheid is 0,6 inch (1,5 centimeter) per jaar, hoewel wetenschappers verschillende meningen hebben over de vraag of de beweging vertraagt ​​of toeneemt.

De platen interageren langs hun grenzen op drie verschillende manieren:

  • Waar twee platen van elkaar af bewegen, het creëert een divergente grens , een zone waar aardbevingen veel voorkomen en heet magma, of gesmolten gesteente, stijgt van de mantel naar de oppervlakte om een ​​nieuwe korst te vormen.
  • Omgekeerd, op plaatsen waar twee platen samenkomen, een convergente grens komt voor. De impact van de platen op die plaatsen kan ervoor zorgen dat de randen knikken en omhoog duwen om een ​​bergketen te vormen, of buig om een ​​diepe greppel in de oceaanbodem te creëren. Ketens van vulkanen vormen zich vaak parallel aan de grenzen. Convergente grenzen creëren continentale korst maar vernietigen korst die deel uitmaakt van de oceaanbodem.
  • In een plaatgrens transformeren , twee platen zullen langs elkaar schuiven. Korst langs de grens van een transformatieplaat zal worden gebarsten en gebroken, maar in tegenstelling tot de andere twee soorten grenzen, het zal geen nieuwe korst creëren. Aardbevingen komen vaak voor langs deze fouten.

De vorming van vulkanen

Zoals Russo uitlegt, platentektoniek heeft een diepgaande invloed op onze hele planeet en al haar natuurlijke processen. Een belangrijke reden is dat de beweging van de platen de vorming van vulkanen veroorzaakt - in feite, breuken in de korst die dienen als ventilatieopeningen voor warmte en lava - en hun uitbarstingen duiken voortdurend op in de oceaanbekkens die 72 procent van het aardoppervlak uitmaken. Net zo belangrijk, vulkanische activiteit geassocieerd met tektonische plaatbeweging veroorzaakt lichtere, minder dichte mineralen om te scheiden van de zwaardere, dichtere in de aardmantel. "De ophoping van deze lichte mineralen resulteert in de ontwikkeling en groei van continenten, waarop we leven, ' zegt Russo.

Tektonische plaatbeweging heeft ook bijgedragen aan het creëren, op tal van manieren, de omstandigheden die het leven op aarde mogelijk maken. Het leidt, bijvoorbeeld, tot de interactie van hete vulkanische rotsen met water in de oceaan, en het uitlogen van ionen uit die rotsen is wat het zoutgehalte van de oceanen regelt. "Het leven ontwikkelde zich in de oceanen, in aanwezigheid van dit ionenrijke water, en mensen, bijvoorbeeld, als direct gevolg een zoutgehalte in het bloed hebben dat gelijk is aan het zoutgehalte van zeewater, " zegt Russo. Bovendien, vulkanische activiteit veroorzaakt door platentektoniek heeft ook bijgedragen aan het creëren van de vruchtbare grond waarop planten kunnen groeien en zowel voedsel als de zuurstof kunnen produceren die het leven van mensen en grote dieren ondersteunt, merkt hij op.

Door de configuratie van de continenten en de oceaanbekkens te herschikken, platentektoniek beïnvloedt ook het klimaat op aarde. "Bijvoorbeeld, de huidige vormen van de oceaanbekkens leveren voortdurend warme equatoriale wateren aan de poolgebieden, voorkomen dat de planeet zeer grote extremen van de oppervlaktetemperatuur ontwikkelt tussen de evenaar en de polen, ' zegt Russo.

De bergen gevormd door tektoniek behoren ook tot de belangrijkste koolstofdioxideputten van de planeet, helpen de atmosferische C02-niveaus te verlagen door nieuwe mineralen te vormen. Dat proces neemt toe en af ​​als reactie op verschuivingen in temperatuur, waardoor de bergen kunnen fungeren als gigantische thermostaten.

De geleidelijke verschuiving van de continentale massa's heeft ook een belangrijke rol gespeeld in de biologische evolutie. "Speciatie - de ontwikkeling van nieuwe soorten - vindt plaats wanneer een enkele groep planten of dieren wordt verdeeld in twee groepen die niet langer in reproductief contact staan, als, bijvoorbeeld, gebeurt vaak wanneer een supercontinent uiteenvalt en nieuwe oceaanbekkens ontstaan ​​tussen zijn continentale fragmenten, ’ legt Ruso uit.

Dit alles zou Alfred Wegener – die in 1930 stierf, toen hij verdwaald raakte in een sneeuwstorm tijdens een expeditie in Groenland - voel je eindelijk gerechtvaardigd.

Dat is nu interessant

Terwijl Venus en Mars warme interieurs hebben en hun oppervlakken tekenen van recente vervorming vertonen, De aarde is de enige planeet in het zonnestelsel waarvan het oppervlak is verdeeld in platen. Kwik, de andere rotsachtige planeet, niet meer geologisch actief is.