Een nieuwe studie door de Universiteit van Texas in Austin heeft een mogelijk verband aangetoond tussen het leven op aarde en de beweging van continenten. De bevindingen tonen aan dat sediment, die vaak bestaat uit stukjes dode organismen, zou een sleutelrol kunnen spelen bij het bepalen van de snelheid van continentale drift. Naast het uitdagen van bestaande ideeën over hoe platen op elkaar inwerken, de bevindingen zijn belangrijk omdat ze potentiële feedbackmechanismen beschrijven tussen tektonische bewegingen, klimaat en leven op aarde.

De studie, gepubliceerd op 15 november in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven , beschrijft hoe sediment dat onder tektonische platen beweegt of ondergaat, de beweging van de platen kan reguleren en zelfs een rol kan spelen bij de snelle opkomst van bergketens en de groei van continentale korst.

Het onderzoek werd geleid door Whitney Behr, een research fellow aan de Jackson School en professor aan de ETH Zürich in Zwitserland, en co-auteur van Thorsten Becker, een professor aan de UT Jackson School of Geosciences en onderzoekswetenschapper aan het Institute for Geophysics (UTIG).

Sediment ontstaat als wind, water en ijs eroderen bestaande rots of wanneer de schelpen en skeletten van microscopisch kleine organismen zoals plankton zich ophopen op de zeebodem. Van sediment dat subductiezones binnenkomt, is al lang bekend dat het de geologische activiteit beïnvloedt, zoals de frequentie van aardbevingen, maar tot nu toe werd gedacht dat het weinig invloed had op de continentale beweging. Dat komt omdat men dacht dat de snelheid van subductie afhankelijk was van de sterkte van de subductieplaat terwijl deze buigt en in de viskeuze mantel glijdt. de halfgesmolten gesteentelaag onder de aardkorst. Continentale beweging wordt aangedreven doordat de ene plaat onder de andere zakt, dus in dit scenario, de sterkte van het deel van de plaat dat in de aardmantel wordt getrokken (en de energie die nodig is om het te buigen) zou de primaire controle zijn voor de snelheid van de plaatbeweging, waarbij sediment weinig effect heeft.

Echter, eerder onderzoek met UTIG-wetenschappers had aangetoond dat de subductieplaten zwakker en gevoeliger kunnen zijn voor andere invloeden dan eerder werd gedacht. Dit bracht onderzoekers ertoe op zoek te gaan naar andere mechanismen die de plaatsnelheid zouden kunnen beïnvloeden. Ze schatten hoe verschillende soorten gesteente de plaatinterface kunnen beïnvloeden - de grens waar subductieplaten samenkomen. Latere modellering toonde aan dat gesteente gemaakt van sediment een smerend effect tussen platen kan creëren, subductie versnellen en plaatsnelheid verhogen.

Dit mechanisme zou een complexe feedbacklus in gang kunnen zetten. Naarmate de plaatsnelheid toeneemt, er zou minder tijd zijn voor sediment om zich op te hopen, zodat de hoeveelheid zinkend sediment zou worden verminderd. Dit leidt tot langzamere subductie, waardoor bergen aan plaatgrenzen kunnen groeien, omdat de kracht van de twee platen die tegen elkaar aan botsen, opwaartse kracht veroorzaakt. Beurtelings, erosie van die bergen door de wind, water en andere krachten kunnen meer sedimenten produceren die terugvloeien naar de subductiezone en de cyclus herstarten door de snelheid van subductie te verhogen.

"De feedbackmechanismen dienen om subductiesnelheden zo te regelen dat ze niet 'weglopen' met extreem hoge snelheden, ' zei Behr.

Het nieuwe model van Behr en Becker biedt ook een overtuigende verklaring voor variaties in plaatsnelheid, zoals India's dramatische noordwaartse versnelling zo'n 70 miljoen jaar geleden. De auteurs stellen voor dat, terwijl India zich door de evenaar bewoog die wemelt van het leven, een overvloed aan sedimentair gesteente gevormd door organisch materiaal dat zich op de zeebodem vestigde, zorgde voor een smerend effect in de subductieplaat. India's mars naar het noorden versnelde van een statige 5 centimeter per jaar (ongeveer 2 inch) tot een oogstrelende 16 centimeter per jaar (ongeveer 6 inch). Naarmate het continent versnelde, nam de hoeveelheid sediment die werd gesubduceerd af en India vertraagde voordat het uiteindelijk in botsing kwam met Azië.

Behr en Becker suggereren dat deze feedbackmechanismen heel anders zouden zijn geweest op de vroege aarde vóór de vorming van continenten en het ontstaan ​​van leven. Hoewel hun model de oorsprong van deze feedbackmechanismen niet onderzoekt, het roept dwingende vragen op over de interactie tussen continentale beweging en het leven op aarde.

"Wat duidelijk wordt, is dat de geologische geschiedenis van de binnenkomende plaat ertoe doet, " zei Becker, die ook de Shell Distinguished Chair in Geofysica aan de UT bekleedt. "We zullen in meer detail moeten bestuderen hoe die mogelijke feedbackprocessen kunnen werken."