Heb je je ooit afgevraagd waarom het aardoppervlak is verdeeld in twee verschillende werelden:de oceanen en grote stukken land?

Waarom zijn land en water niet meer vermengd, een landschap van meren vormen? En waarom is het grootste deel van het land relatief laag en dicht bij de zeespiegel, kustgebieden kwetsbaar maken voor stijgende zeeën?

Ons nieuwe onderzoek onthult de fundamentele krachten die het aardoppervlak beheersen. Deze bevindingen zullen wetenschappers helpen berekenen hoe landniveaus zullen reageren op het smelten van ijskappen en stijgingen van de zeespiegel, als gevolg van de opwarming van de aarde, evenals het verstrekken van inzicht in veranderingen in het landoppervlak door de geschiedenis van onze planeet.

Rotsachtige ijsbergen

Het onderzoek is gebaseerd op het werk van een inspirerende vroege geoloog. in 1855, de Britse astronoom Royal George Biddell Airy publiceerde wat misschien wel een van de belangrijkste wetenschappelijke artikelen in de aardwetenschappen is, het basisbegrip uiteenzetten van wat de hoogte van het oppervlak van de planeet regelt.

Airy was zich ervan bewust dat de vorm van de aarde erg lijkt op een draaiende vloeistofbal, vervormd door de rotatiekrachten, zodat het bij de evenaar licht uitpuilt en bij de polen afvlakt. Hij concludeerde dat het binnenste van de aarde vloeibaar moet zijn.

Zijn metingen van de zwaartekracht in mijnschachten toonden aan dat het diepe binnenste van de aarde veel dichter moet zijn dan de ondiepe delen.

Airy maakte toen een buitengewone sprong in het wetenschappelijk denken. Hij stelde voor dat het buitenste deel van de aarde, die hij de korst noemde, moet op onderliggende "vloeistof" drijven.

Een analogie zou een ijsberg kunnen zijn die in water drijft - om boven het oppervlak uit te stijgen, de ijsberg moet diepe ijzige wortels hebben.

Hetzelfde principe toepassend op de aarde, Airy stelde voor dat de aardkorst ook ijsbergachtige wortels had, en hoe hoger de oppervlakte, hoe dieper deze wortels moeten zijn, dikkere korst creëren.

Het idee van Airy bood een fundamentele verklaring voor continenten en oceanen. Het waren respectievelijk gebieden met dikke en dunne korst. Hoge bergketens, zoals de Himalaya of de Andes, lagen onder een nog dikkere korst.

Tektonische platen

In de jaren 1960, de nieuwe theorie van platentektoniek introduceerde een complicatie. Het voegde het concept van tektonische platen toe, die kouder en dichter zijn dan de diepere mantel (de geologische laag onder de korst).

In de laatste twee decennia, geofysici hebben eindelijk een nauwkeurig beeld samengesteld van de korst in de continenten.

We vonden een verrassend resultaat:er lijkt weinig verband te bestaan ​​tussen de gemiddelde hoogten van de continenten en de dikte van de onderliggende korst, behalve dat de korst veel dikker is dan onder de oceanen. Het grootste deel van het landoppervlak ligt binnen een paar honderd meter van de zeespiegel, toch varieert de dikte van de korst met meer dan 20 km.

Dus waarom zien we de verschillen in korstdikte onder een continent niet weerspiegeld in zijn vorm erboven? Ons onderzoek toont aan dat de onderliggende dikke tektonische plaat als anker fungeert, de verhogingen relatief laag houden, hoewel de drijvende korst hoger wil stijgen.

We gebruikten metingen van de dikte van de tektonische platen, recentelijk bepaald aan de hand van de snelheid van seismische golven. De basis van de continentale platen reikt tot 250 km diep, maar de meeste zijn tussen de 100 km en 200 km diep.

Ook hebben we de dichtheden van de verschillende lagen uitgewerkt uit variaties in de zwaartekracht. Het was duidelijk dat de dichte wortels van de platen in staat waren om het aardoppervlak naar beneden te trekken op precies de manier die nodig was om de werkelijke hoogten te verklaren.

Een balans van planetaire krachten

Europa en Azië hebben zeer vergelijkbare gemiddelde hoogten van ongeveer 175 meter boven zeeniveau. In Azië, zowel de korst als de tektonische plaat zijn dikker dan onder het Europese continent, maar het gewicht van de extra dikte compenseert de neiging van de dikkere korst om op te stijgen.

Maar waarom ligt er zoveel land dicht bij zeeniveau? Het antwoord is erosie. In de geologische tijd, grote rivieren verslijten het landschap, rotsfragmenten naar de zee dragen. Op deze manier, rivieren zullen de continenten altijd verkleinen tot een hoogte dicht bij zeeniveau.

Oost-Antarctica is de uitzondering die de regel bevestigt. Het ligt al honderden miljoenen jaren dicht bij de Zuidpool, met een klimaat dat te koud is voor grote rivieren om het landschap aanzienlijk te eroderen.

De korst is "beschermd" tegen de krachten van erosie en is gemiddeld ongeveer 5 km dikker dan alle andere zuidelijke continenten, maar het heeft een vergelijkbare plaatdikte.

Het gewicht van de uitgestrekte Oost-Antarctische ijskap duwt het onderliggende gesteente naar beneden. Maar als al het ijs smolt, het oppervlak van Oost-Antarctica zou terugveren over de volgende 10, 000 jaar of zo om het hoogste continent van allemaal te vormen.

Dit, natuurlijk, is geen reden tot troost in onze huidige klimaatsituatie, met een groot deel van de wereldbevolking in kustgebieden.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.