De aarde wordt geschat op ongeveer 4,5 miljard jaar oud, met leven dat ongeveer 3 miljard jaar geleden voor het eerst verscheen.

Om deze ongelooflijke geschiedenis te ontrafelen, wetenschappers gebruiken een reeks verschillende technieken om te bepalen wanneer en waar continenten zich bewogen, hoe het leven is geëvolueerd, hoe het klimaat in de loop van de tijd veranderde, toen onze oceanen op en neer gingen, en hoe het land werd gevormd. Tektonische platen - de enorme, constant bewegende rotsblokken die de buitenste laag van de aarde vormen, de korst – staan ​​centraal in al deze studies.

Samen met onze collega's, we hebben de eerste tektonische kaart van de hele aarde gepubliceerd van een half miljard jaar geschiedenis van de aarde, vanaf 1, 000 miljoen jaar geleden tot 520 miljoen jaar geleden.

Het tijdsbestek is cruciaal. Het is een periode waarin de aarde de meest extreme klimaatschommelingen doormaakte die we kennen, van "Snowball Earth" ijzige extremen tot super hete kasomstandigheden, toen de atmosfeer een grote injectie van zuurstof kreeg en toen meercellig leven in diversiteit verscheen en explodeerde.

Met deze eerste wereldkaart van platentektoniek door deze periode, wij (en anderen) kunnen beginnen met het beoordelen van de rol van plaattektonische processen op andere aardse systemen en zelfs onderzoeken hoe de beweging van structuren diep in onze aarde gedurende een cyclus van een miljard jaar kan hebben gevarieerd.

De aarde beweegt onder onze voeten

De grenzen van de tektonische platen van de moderne aarde zijn tot in ondraaglijke details in kaart gebracht.

Op de moderne aarde, wereldwijde positioneringssatellieten worden gebruikt om in kaart te brengen hoe de aarde verandert en beweegt. We weten dat opwellende pluimen van heet gesteente van meer dan 2, 500 km diep in de mantel van de planeet (de laag onder de aardkorst) raakte het vaste schild van de planeet (de korst en het bovenste deel van de mantel). Dit dwingt starre tektonische oppervlakteplaten om te bewegen in het tempo van de groei van een vingernagel.

Aan de andere kant van de opwellende hete rotspluimen bevinden zich gebieden die bekend staan ​​als subductiezones, waar uitgestrekte delen van de oceaanbodem in de diepe aarde storten. Uiteindelijk raken deze neergaande oceanische platen de grens tussen de kern- en mantellagen van de aarde, ongeveer 2, 900 km naar beneden. Ze komen samen, vormen thermische of chemische ophopingen die uiteindelijk deze opwellende zones veroorzaken.

Het zijn fascinerende dingen, maar deze processen zorgen ook voor problemen voor wetenschappers die terug willen kijken in de tijd. De planeet kan alleen direct in kaart worden gebracht over de afgelopen 200 miljoen jaar. Daarvoor, terug in de afgelopen vier miljard jaar, het grootste deel van het oppervlak van de planeet ontbreekt, aangezien alle korst die onder de oceanen lag door subductie is vernietigd. Oceanische korst houdt gewoon niet stand:hij wordt constant diep in de aarde teruggetrokken, waar het ontoegankelijk is voor de wetenschap.

De aarde in de diepe tijd in kaart brengen

Dus wat hebben we gedaan om de aarde in de diepe tijd in kaart te brengen? Om te zien waar de plaatmarges waren en hoe ze veranderden, we zochten naar proxy's - of alternatieve representaties - van plaatmarges in het geologische record.

We hebben rotsen gevonden die gevormd zijn boven subductiezones, bij continentale botsingen, of in de scheuren waar platen uit elkaar gescheurd zijn. Onze gegevens zijn afkomstig van stenen die zijn gevonden in onder meer Madagaskar, Ethiopië en het verre westen van Brazilië. De nieuwe kaart en bijbehorend werk is het resultaat van een paar decennia werk van vele excellente promovendi en collega's van over de hele wereld.

We hebben nu meer details, en een blik ver terug in de geologische tijd, dan voorheen beschikbaar waren voor degenen die de aarde bestuderen.

Met behulp van andere methoden, de breedtegraden van continenten in het verleden kunnen worden berekend, zoals sommige ijzerhoudende rotsen het magnetische veld erin bevriezen terwijl ze zich vormen. Dit is als een fossiel kompas, met de naald in de grond gericht onder een hoek die verband houdt met de breedtegraad waar het gevormd is - nabij de evenaar is het magnetische veld ongeveer evenwijdig aan het aardoppervlak, bij de palen stort hij direct naar beneden. Je kunt dit vandaag zien als je een kompas koopt in Australië en het meeneemt naar Canada:het kompas zal niet zo goed werken, omdat de naald naar beneden in de aarde wil wijzen. Kompasnaalden zijn altijd gebalanceerd om in grote lijnen horizontaal te blijven in het gebied waarin ze zijn ontworpen om in te werken.

Maar, deze zogenaamde "paleomagnetische" metingen zijn moeilijk uit te voeren, en het is niet gemakkelijk om stenen te vinden die deze archieven bewaren. Ook, ze vertellen ons alleen over de continenten en niet over plaatranden of de oceanen.

Waarom oude platentektoniek in kaart brengen?

Het ontbreken van oude tektonische kaarten vormt een behoorlijk probleem voor hoe we onze aarde begrijpen.

Tektonische platen beïnvloeden veel processen op aarde, inclusief het klimaat, de biosfeer (de levenssfeer aan de buitenkant van de planeet), en de hydrosfeer (de watercyclus en hoe deze rond de planeet circuleert en hoe de chemie ervan varieert).

Door simpelweg tektonische platen te herverdelen, en daardoor de posities (de breedte- en lengtegraden) van continenten en oceanen te verplaatsen, controles worden geplaatst op waar verschillende planten en dieren kunnen leven en migreren.

Plaatgrenslocaties bepalen ook hoe oceaanstromingen warmte en waterchemie herverdelen. Verschillende watermassa's in de oceaan bevatten subtiel verschillende elementen en hun verschillende vormen, bekend als isotopen. Bijvoorbeeld, water in de diepe oceanen was vaak vele duizenden jaren niet aan de oppervlakte, en heeft een andere samenstelling dan het water op het oppervlak van de oceaan. Dit is belangrijk omdat verschillende watermassa's verschillende hoeveelheden voedingsstoffen bevatten, ze herverdelen over verschillende delen van de aarde, het potentieel voor leven op verschillende plaatsen veranderen.

Tektonische platen beïnvloeden ook hoeveel van de straling van de zon wordt teruggekaatst naar de ruimte, het veranderen van de temperatuur van de aarde.

Hoe snel tektonische platen bewegen, is ook in de loop van de tijd veranderd. In verschillende perioden in de geschiedenis van de aarde waren er meer mid-oceanische vulkanen dan tegenwoordig, het creëren van waterbeweging zoals het opdrijven van oceaanwater over de continenten. Op deze tijden, sommige soorten vulkaanuitbarstingen kwamen vaker voor, meer gas in de atmosfeer pompen.

Bergketens ontstaan ​​als tektonische platen botsen, die oceanische en atmosferische stromingen beïnvloeden en rotsen blootstellen om te worden geërodeerd. Dit houdt broeikasgassen tegen, en geeft voedingsstoffen af ​​aan de oceaan.

Begrijp de oude platentektoniek en we gaan op de een of andere manier het oude aardse systeem begrijpen. En de aarde zoals die nu is, en in de toekomst.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.