We beschouwen oceanen als stabiel en permanent. Echter, ze bewegen met ongeveer dezelfde snelheid als je vingernagels groeien. Geowetenschappers bij CEED, De Universiteit van Oslo heeft een nieuwe manier gevonden om de oude oceanen van de aarde in kaart te brengen.

Het aardoppervlak is constant in beweging. Nieuwe korst wordt gevormd op mid-oceanische ruggen, zoals de Mid-Atlantische Rug, en oudere korst wordt vernietigd.

Als we miljoenen jaren terug in de tijd gaan, de oceanen en de continenten van planeet Aarde waren heel verschillend. Oceanen die ooit bestonden, zijn nu diep in het binnenste van de aarde begraven, in de mantel.

Seismische tomografie gebruikt aardbevingen om het binnenste van de aarde in beeld te brengen tot ongeveer 2, 800 kilometer. Op deze techniek gebaseerde modellen laten zien hoe het oppervlak van onze planeet er tot 200 miljoen jaar geleden uitzag.

Eenvoudig en krachtig

Grace Shephard van het Center for Earth Evolution and Dynamics (CEED), Universiteit van Oslo heeft een eenvoudige, maar krachtige manier om afbeeldingen van alternatieve seismische tomografiemodellen te combineren.

Ze koos er om verschillende redenen voor om naar Noorwegen te verhuizen. Een daarvan was de nabijheid van het land tot het noordpoolgebied, een regio waar relatief weinig bekend is over subductie, vulkaanuitbarstingen en platentektoniek ver terug in de tijd.

In een nieuwe studie gepubliceerd op nature.com, Shephard en collega's Mathew Domeier (CEED), Kara Matthews, en Kasra Hosseini (beiden Universiteit van Oxford) onthullen een nieuwe manier om modellen van de evolutie van het binnenste van de aarde weer te geven.

"Er zijn veel verschillende manieren om dergelijke modellen te maken, en veel verschillende gegevensinvoer kan worden gebruikt, " legt Grace Shephard uit, die een postdoctoraal onderzoeker is bij CEED sinds ze haar Ph.D. vier jaar geleden aan de Universiteit van Sydney.

"We wilden een snelle en eenvoudige manier om te zien welke kenmerken alle modellen gemeen hebben. Door tot 14 verschillende modellen te vergelijken, bijvoorbeeld, we kunnen visualiseren waar ze overeenkomen en zo identificeren wat we de meest robuuste anomalieën noemen."

Dit geeft nauwkeurigere en gemakkelijker beschikbare informatie over de bewegingen van oceaanbekkens en inhoud terug in de tijd - en de interactie tussen de aardkorst en de mantel.

Continenten en oceanen reconstrueren

De tomografiemodellen worden gebruikt om bewegingen van continenten en oceanen te reconstrueren. De nieuwe en open manier om de modellen weer te geven, neemt een deel van de besluitvorming weg voor wetenschappers die de dynamiek van de aarde bestuderen.

"Met dit hulpmiddel geowetenschappers kunnen kiezen welke modellen ze willen gebruiken, hoe diep in de mantel te gaan, en een paar andere parameters, " legt Shephard uit. "Dus, ze kunnen inzoomen op hun interessegebied. Echter, we moeten niet vergeten dat de kaarten slechts zo goed zijn als de tomografiemodellen waarop ze zijn gebouwd."

Grace Shephard en collega's hebben ook onderzocht of er meer overeenstemming is tussen de verschillende tomografiemodellen op bepaalde diepten van de mantel. Ze hebben ontdekkingen gedaan die suggereren dat er meer paleoseavloeren te vinden zijn rond de 1, 000 – 1, 400 km onder het oppervlak dan op andere diepten.

"Als deze diepten worden vertaald naar tijd - en we veronderstellen dat de zeebodem met een snelheid van 1 centimeter per jaar in de mantel zakt - zou dit kunnen betekenen dat er een periode van ongeveer 100-140 miljoen jaar geleden was waarin meer oceaanvernietiging plaatsvond. , het zou ook een controversieel gebied op aarde kunnen identificeren dat stroperiger is, of 'plakkerig, ' en zorgt ervoor dat zinkende functies zich opstapelen, een beetje zoals een verkeersopstopping. Deze bevindingen, en de achterliggende redenen, kritische informatie over de oppervlakte- en inwendige evolutie van onze planeet, " legt Shephard uit.

Om de evolutie van de aarde te begrijpen, het is essentieel om de subductiezones te bestuderen. De tektonische platen van de oceanen worden onder de continentale platen gebracht, of onder andere oceanische platen. Voorbeelden hiervan zijn de Stille Oceaan die onder Japan beweegt, en subducties in het Middellandse Zeegebied. Plaatreconstructiemodellen zijn het er in het algemeen over eens dat ongeveer 130 miljoen jaar geleden, er was een piek in de hoeveelheid subductie die plaatsvond. Dus de kaarten van Shephard en collega's zouden onafhankelijk bewijs kunnen leveren voor deze gebeurtenis.

De evolutie omkeren

Grace Shephard laat ons computeranimaties zien die deze evolutionaire processen omkeren. Ze brengt oceanen terug naar de oppervlakte die miljoenen jaren diep in de mantel zijn begraven. Het lijkt misschien een spel, maar het illustreert een belangrijk punt:

"Het op nieuwe manieren bestuderen van deze processen roept nieuwe vragen op. Dat verwelkomen we graag, omdat we moeten weten welke vragen we moeten stellen en waarop we ons moeten concentreren om de ontwikkeling van de aarde te begrijpen. We moeten altijd in gedachten houden wat een waarneming is en wat een model is. De modellen moeten worden getoetst aan waarnemingen, om plaats te maken voor nieuwe en verbeterde modellen. Het is een iteratieve procedure."

Vraag en antwoord

Waarom zijn de modellen van het binnenste van de aarde belangrijk?

Het is een fundamentele manier om meer over onze planeet te begrijpen, de configuratie van continenten en oceanen, klimaatverandering, berg gebouw, de locatie van kostbare hulpbronnen, biologie, etc. Bewijslijnen in het verleden kunnen cruciaal zijn voor inzicht in wat er in de toekomst zal gebeuren, en is van cruciaal belang voor de interactie van de samenleving en de natuurlijke omgeving.

Op basis van deze modellen, kun je voorspellen hoe de aarde er over 1 miljoen jaar uitziet?

Als je vanuit de ruimte naar de aarde kijkt, de verdeling van continenten en oceanen zal er dan ongeveer hetzelfde uitzien, ook al leven, het klimaat en de zeespiegel zijn mogelijk drastisch veranderd. Als we nog verder gaan, zeg 10 of 100 miljoen jaar, het is heel moeilijk te zeggen hoe oceanen kunnen openen en sluiten, maar we hebben enkele aanwijzingen. Sommige mensen denken dat de Atlantische Oceaan zal sluiten, en anderen denken dat de Arctische of Indische oceanen zullen sluiten. We kunnen de regels van het verleden volgen als we naar de toekomst kijken, maar deze taak houdt geowetenschappers erg bezig.

Zullen we aardbevingen kunnen voorspellen?

Dat is een heilige graal van onze gemeenschap. Begrijpen hoe onze aarde op alle schalen werkt, brengt ons dichter bij deze taak. Er zijn zoveel vragen die beantwoord moeten worden. We moeten nog zoveel meer begrijpen over onze huidige aarde - en onze vorige aarde. Bijvoorbeeld, onze huidige platentektoniekmodellen kunnen ons vrij zeker terugbrengen naar 200 miljoen jaar geleden. Ik heb een collega die terugkijkt naar het verleden tot 1 miljard jaar. Om dat te doen, we moeten veel meer leren over het oppervlak en de diepe mantel.

Naar mij, geowetenschapper zijn is als werken in een wonderland. Ik kan veel verschillende tools gebruiken en naar verschillende tijdschalen kijken. Dat is wat ik heel graag doe. En ik hou van de interdisciplinaire benadering. Ik werk samen met collega's en medewerkers van over de hele wereld. Dat is een reden waarom we onze modellen openbaar moeten maken.