Η Αφρική ίσως διασπάται αργά – και αυτή η ίδια διαδικασία θα μπορούσε να εξηγήσει το αρχείο των απολιθωμάτων μας.
Το Ρήγμα Τουρκάνα της Ανατολικής Αφρικής είναι γνωστό τόσο για την πλούσια συλλογή απολιθωμάτων πρώιμων ανθρώπων όσο και για την έντονη ηφαιστειακή του δραστηριότητα, η οποία καθοδηγείται από τη μετατόπιση των τεκτονικών πλακών.
Τώρα, οι επιστήμονες αναφέρουν ότι ο φλοιός κάτω από αυτή την περιοχή έχει λεπτύνει πολύ περισσότερο από ό,τι είχε εκτιμηθεί προηγουμένως, γεγονός που υποδεικνύει τη μακροπρόθεσμη διάσπαση της αφρικανικής ηπείρου — προσφέροντας παράλληλα μια νέα εξήγηση για το γιατί η συγκεκριμένη περιοχή διατηρεί ένα τόσο εξαιρετικό αρχείο της ανθρώπινης εξέλιξης.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Communications.
Ένα τεράστιο ρήγμα διαμορφωμένο από τεκτονικές δυνάμεις
Το Ρήγμα Τουρκάνα εκτείνεται σε περίπου 500 χιλιόμετρα στην Κένυα και την Αιθιοπία και αποτελεί μέρος του ευρύτερου Συστήματος Ρήγματος Ανατολικής Αφρικής. Το σύστημα αυτό εκτείνεται από το Βύθισμα Αφάρ στη βορειοανατολική Αιθιοπία μέχρι τη Μοζαμβίκη, χωρίζοντας την αφρικανική τεκτονική πλάκα από την αραβική και τη σωμαλική πλάκα.
Στην περιοχή Τουρκάνα, η αφρικανική και η σωμαλική πλάκα απομακρύνονται αργά η μία από την άλλη με ρυθμό περίπου 4,7 χιλιοστών ανά έτος. Αυτός ο σταδιακός διαχωρισμός, γνωστός ως «ρήξη» (rifting), τραβάει τον φλοιό προς τα πλάγια. Καθώς αυτός τεντώνεται, το έδαφος λυγίζει και σπάει, επιτρέποντας στο μάγμα από τα βάθη της Γης να ανέβει προς την επιφάνεια.
Ενώ ορισμένα ρήγματα σταματούν προτού διχοτομήσουν μια ήπειρο, το Ρήγμα Τουρκάνα φαίνεται να προχωρά προς αυτό το αποτέλεσμα.
Ο λεπτός φλοιός σηματοδοτεί προχωρημένο στάδιο ρήξης
«Διαπιστώσαμε ότι η διαδικασία της ρήξης σε αυτή τη ζώνη είναι πιο προχωρημένη και ο φλοιός πιο λεπτός από ό,τι είχε αναγνωριστεί μέχρι τώρα», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Christian Rowan, διδακτορικός φοιτητής στο Παρατηρητήριο Γης Lamont-Doherty του Πανεπιστημίου Columbia, το οποίο αποτελεί τμήμα της Σχολής Κλίματος του Columbia. «Η Ανατολική Αφρική έχει προχωρήσει περισσότερο στη διαδικασία της ρήξης από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως».
Για να διερευνήσουν το φαινόμενο, ο Rowan και η ομάδα του ανέλυσαν ένα σύνολο σεισμικών δεδομένων υψηλής ποιότητας που συλλέχθηκαν σε συνεργασία με εταίρους από τη βιομηχανία και το Ινστιτούτο της Λεκάνης Τουρκάνα, το οποίο ιδρύθηκε από τον αείμνηστο παλαιοανθρωπολόγο Richard Leakey.
Παρακολουθώντας τον τρόπο με τον οποίο τα ηχητικά κύματα κινούνταν μέσα στα υπόγεια στρώματα και συνδυάζοντας αυτά τα αποτελέσματα με άλλες μεθόδους απεικόνισης του υπεδάφους, οι ερευνητές χαρτογράφησαν τις δομές των ιζημάτων και προσδιόρισαν το βάθος του φλοιού κάτω από το ρήγμα.
Στο κέντρο του ρήγματος, ο φλοιός έχει πάχος περίπου 13 χιλιόμετρα. Μακριά από το ρήγμα, ξεπερνά τα 35 χιλιόμετρα. Αυτή η έντονη αντίθεση είναι σαφές σημάδι μιας διαδικασίας γνωστής ως «λαιμός» (necking).
Το Necking σηματοδοτεί ένα κρίσιμο στάδιο διάσπασης
Ο όρος «necking» (δημιουργία λαιμού) αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο ο φλοιός στενεύει καθώς τεντώνεται, παρόμοια με το λεπτό μεσαίο τμήμα που σχηματίζεται όταν τραβάμε μια μαλακή καραμέλα (taffy) και από τις δύο άκρες.
Καθώς ο φλοιός λεπταίνει, γίνεται επίσης πιο αδύναμος, γεγονός που καθιστά πιο πιθανή τη συνεχή δημιουργία ρήξεων. «Όσο πιο λεπτός γίνεται ο φλοιός, τόσο πιο αδύναμος καθίσταται, γεγονός που βοηθά στην προώθηση της συνεχιζόμενης ρήξης», λέει ο Rowan.
Τελικά, ο φλοιός μπορεί να διασπαστεί εντελώς. «Έχουμε φτάσει σε αυτό το κρίσιμο όριο» της κατάρρευσης του φλοιού, λέει η Anne Bécel, γεωφυσικός στο Lamont και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.
«Πιστεύουμε ότι αυτός είναι ο λόγος που είναι πιο επιρρεπής στον διαχωρισμό». Ακόμα κι έτσι, αυτές οι αλλαγές εξελίσσονται σε τεράστιες χρονικές κλίμακες.
Το Ρήγμα Τουρκάνα άρχισε να ανοίγει πριν από περίπου 45 εκατομμύρια χρόνια και οι ερευνητές εκτιμούν ότι η διαδικασία του «λαιμού» (necking) ξεκίνησε έπειτα από εκτεταμένες ηφαιστειακές εκρήξεις πριν από περίπου 4 εκατομμύρια χρόνια.
Θα μπορούσαν να περάσουν αρκετά εκατομμύρια χρόνια ακόμη προτού ξεκινήσει το επόμενο στάδιο, που ονομάζεται «ωκεανοποίηση».
Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, το μάγμα θα αναδυθεί μέσα από τα ρήγματα για να δημιουργήσει νέο θαλάσσιο πυθμένα, και τα νερά από τον Ινδικό Ωκεανό στα βόρεια μπορεί τελικά να πλημμυρίσουν την περιοχή.
Ενδείξεις μιας παλαιότερης ατελούς ρήξης
Η μελέτη αποκάλυψε επίσης σημάδια ενός παλαιότερου επεισοδίου ρήξης, το οποίο δεν κατέληξε σε πλήρη ηπειρωτικό διαχωρισμό. Αντίθετα, κατέστησε τον φλοιό πιο λεπτό και αδύναμο, συμβάλλοντας στην τροφοδότηση της τρέχουσας φάσης δραστηριότητας.
«Αυτό αμφισβητεί ορισμένες από τις πιο παραδοσιακές ιδέες για το πώς διασπώνται οι ήπειροι», λέει ο Rowan.
Επειδή το Ρήγμα Τουρκάνα είναι το πρώτο γνωστό ενεργό ηπειρωτικό ρήγμα που υφίσταται επί του παρόντος τη διαδικασία του «λαιμού» (necking), παρέχει μια σπάνια ευκαιρία παρατήρησης αυτού του κρίσιμου σταδίου της τεκτονικής εξέλιξης.
«Ουσιαστικά, έχουμε πλέον μια θέση στην πρώτη σειρά για να παρακολουθήσουμε μια κρίσιμη φάση ρήξης που έχει διαμορφώσει θεμελιωδώς όλα τα περιθώρια ρηγμάτων σε όλο τον κόσμο», λέει ένας από τους συγγραφείς, ο Folarin Kolawole, επίσης από το Lamont.
Οι διαδικασίες αυτές, συνδέονται με άλλα συστήματα της Γης, βοηθώντας τους επιστήμονες να ανασυνθέσουν περιβάλλοντα, βλάστηση και κλίματα του παρελθόντος. «Στη συνέχεια, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να καταλάβουμε τι πρόκειται να συμβεί στο μέλλον μας, ακόμα και σε μικρότερες χρονικές κλίμακες», λέει η Bécel.
Επανεξετάζοντας το αρχείο απολιθωμάτων της ανθρώπινης εξέλιξης
Τα ευρήματα έχουν επίσης σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση της ανθρώπινης εξέλιξης.
Το Ρήγμα Τουρκάνα έχει αποδώσει περισσότερα από 1.200 απολιθώματα ανθρωπίνων των τελευταίων 4 εκατομμυρίων ετών, αντιπροσωπεύοντας περίπου το ένα τρίτο όλων των σχετικών ανακαλύψεων στην Αφρική.
Πολλοί ερευνητές θεωρούν αυτή την περιοχή ως ένα βασικό κέντρο της πρώιμης ανθρώπινης εξέλιξης.
Ο Rowan και οι συνεργάτες του προτείνουν μια διαφορετική ερμηνεία. Μετά την εκτεταμένη ηφαιστειακή δραστηριότητα πριν από περίπου 4 εκατομμύρια χρόνια, η έναρξη της διαδικασίας του «λαιμού» (necking) προκάλεσε τη βύθιση του εδάφους μέσα στο ρήγμα.
Αυτή η καθίζηση οδήγησε στην ταχεία συσσώρευση λεπτόκοκκων ιζημάτων, τα οποία είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά στη διατήρηση απολιθωμάτων. «Οι συνθήκες ήταν οι κατάλληλες για να διατηρηθεί ένα συνεχές αρχείο απολιθωμάτων», λέει ο Rowan.
Αυτό εγείρει την πιθανότητα το Ρήγμα Τουρκάνα να μην ήταν μοναδικής σημασίας ως τοποθεσία όπου εξελίχθηκαν οι πρόγονοι του ανθρώπου, αλλά μάλλον ένα μέρος όπου οι γεωλογικές συνθήκες διευκόλυναν τη διατήρηση των λειψάνων τους.
Αυτή η ιδέα παραμένει μια υπόθεση. «Όμως, πλέον τα αποτελέσματά τας, μπορούν να αξιοποιήσουν και άλλοι ερευνητές για να εξερευνήσουν αυτές τις ιδέες», λέει ο Rowan. «Επιπλέον, τα ευρήματά μας μπορούν να τροφοδοτήσουν τεκτονικά μοντέλα που συνδέονται με το κλίμα, ώστε να διερευνηθεί πραγματικά πώς η μετατόπιση των τεκτονικών πλακών και οι κλιματικές αλλαγές επηρέασαν την εξέλιξή μας».