Τα βασικά σημεία του άρθρου
- Η νέα μελέτη συνδέει τη «Μεγάλη Ασυμφωνία» —ένα κενό εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών στο αρχείο των πετρωμάτων— με ηπείρους που ανυψώνονταν και βυθίζονταν αργά από θερμά πετρώματα που κινούνται βαθιά στο εσωτερικό της Γης.
- Σύμφωνα με τους ερευνητές, μια παρατεταμένη ανύψωση έφερε τις ηπείρους στην κατάλληλη θέση ώστε οι πάγοι να προκαλέσουν εκτεταμένη διάβρωση, ενώ η μετέπειτα καθίζηση επέτρεψε σε νέα ιζήματα να θάψουν και να διατηρήσουν την επιφάνεια.
- Προσομοιώσεις σε υπερυπολογιστή για την κίνηση του μανδύα κατά το τελευταίο δισεκατομμύριο χρόνια επιβεβαίωσαν αυτό το μοτίβο στη Λαυρεντία, τη Βαλτική και τη βόρεια Κίνα, εξηγώντας τη γεωλογική εικόνα σε τοποθεσίες όπως το Γκραν Κάνυον.
Φανταστείτε να ξεφυλλίζετε ένα βιβλίο ιστορίας και ξαφνικά να συνειδητοποιείτε ότι λείπουν εκατοντάδες σελίδες — ή ακόμα χειρότερα, ολόκληρα κεφάλαια. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και με τον πλανήτη μας. Για δισεκατομμύρια χρόνια, η Γη «κρατούσε ημερολόγιο» μέσα από τα στρώματα των πετρωμάτων της. Όμως, σε ολόκληρο τον κόσμο, υπάρχει μια μυστηριώδης χρονική «τρύπα» στο γεωλογικό αυτό αρχείο: Ένα τεράστιο κενό που φτάνει μέχρι και το ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Αυτό το παγκόσμιο γεωλογικό αίνιγμα, γνωστό στους επιστήμονες ως «Μεγάλη Ασυμφωνία», βασάνιζε την επιστημονική κοινότητα για περισσότερο από έναν αιώνα.
Τώρα, μια νέα πρωτοποριακή μελέτη έρχεται να ρίξει φως στο μυστήριο, αποκαλύπτοντας ότι η απάντηση κρύβεται βαθιά κάτω από τα πόδια μας, στις αργές αλλά πανίσχυρες «ανάσες» του ίδιου του πλανήτη. Η νέα μελέτη συνδέει τη «Μεγάλη Ασυμφωνία» —ένα κενό εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών (σε ορισμένα σημεία, πάνω από ένα δισεκατομμύριο) στο αρχείο των πετρωμάτων— με ηπείρους που ανυψώνονταν και βυθίζονταν αργά.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η ώθηση προήλθε από θερμά πετρώματα που κινούνται βαθιά στο εσωτερικό της Γης. Στο Γκραν Κάνυον, τα στρώματα των πετρωμάτων στοιβάζονται σαν σελίδες βιβλίου, με τα παλαιότερα στο κάτω μέρος και τα νεότερα στην κορυφή. Σε ένα συγκεκριμένο σημείο των τοιχωμάτων του φαραγγιού, αυτή η σειρά διακόπτεται.
Ψαμμίτες από την Κάμβρια περίοδο, ηλικίας περίπου 540 εκατομμυρίων ετών, εδράζονται απευθείας πάνω σε κρυσταλλικά πετρώματα, όπως ο γρανίτης, που μπορεί να έχουν ηλικία μεγαλύτερη από ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Ανάμεσά τους δεν υπάρχει απολύτως τίποτα. Οι γεωλόγοι ονομάζουν αυτό το «άλμα» Μεγάλη Ασυμφωνία.
Ανάλογα με την περιοχή, το ιστορικό αρχείο που λείπει κυμαίνεται από περίπου 200 εκατομμύρια έως και πολύ περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Οι πρώτοι δεινόσαυροι εμφανίστηκαν πριν από περίπου 230 εκατομμύρια χρόνια, επομένως ακόμη και η μικρότερη εκδοχή αυτού του κενού είναι σχεδόν τόσο μεγάλη όσο ο χρόνος που έχει μεσολαβήσει από τότε μέχρι σήμερα.
Οι πρώτες περιγραφές προέρχονται από τις αναφορές του Τζον Γουέσλεϊ Πάουελ για την εξερεύνηση του ποταμού Κολοράντο, οι οποίες δημοσιεύτηκαν το 1875. Έκτοτε, επιφάνειες παρόμοιας ηλικίας έχουν εντοπιστεί στη Βόρεια Αμερική, τη βόρεια Ευρώπη και την Κίνα, καθώς επίσης στην Αυστραλία και την Αφρική.
Το κενό αυτό εντοπίζεται ακριβώς πριν από την «Έκρηξη της Καμβρίου», τη χρονική στιγμή δηλαδή κατά την οποία η πανίδα του πλανήτη παρουσίασε μια εντυπωσιακή και ραγδαία διαφοροποίηση. Παράλληλα, η ποσότητα των ιζημάτων που διατηρήθηκαν σε παγκόσμιο επίπεδο διπλασιάστηκε μετά από αυτό το χρονικό ορόσημο.
Το 2012, οι Σάναν Πίτερς και Ρόμπερτ Γκέινς πρότειναν με δημοσίευσή τους στο Nature ότι ο ίδιος ο σχηματισμός της ασυμφωνίας ίσως βοήθησε να πυροδοτηθεί αυτή η «έκρηξη» ζωής. Έτσι, για περισσότερο από έναν αιώνα, οι γεωλόγοι αναρωτιούνται τι ήταν αυτό που εξαφάνισε τα πετρώματα.
Πηγή εικόνας: Nicolas Flament
Από τους παγετώνες στα ηφαίστεια: Πώς προσπαθούσαν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες να εξηγήσουν το «χαμένο» δισεκατομμύριο χρόνια
Μέχρι τώρα υπήρχαν τέσσερις κύριοι «ύποπτοι». Ο πιο γνωστός είναι η σειρά παγκόσμιων παγετώνων της Κρυογόνου περιόδου, μεταξύ 720 και 635 εκατομμυρίων ετών πριν, φαινόμενο που συχνά αποκαλείται «Γη-Χιονόμπαλα» (Snowball Earth). Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, οι πάγοι έξυσαν τις ηπείρους και παρέσυραν στρώματα πετρωμάτων πάχους χιλιομέτρων.
Ο Μπρένχιν Κέλερ και η ομάδα του υπερασπίστηκαν αυτή την άποψη με δημοσίευσή τους στο περιοδικό PNAS το 2019. Άλλες μελέτες υπέδειξαν ως αιτία τη διάσπαση των ηπείρων και τη δραστηριότητα των μανδυακών ριπών (στηλών ασυνήθιστα θερμού πετρώματος που αναφέρονται από τα βάθη της Γης), την πτώση της στάθμης της θάλασσας ή κατακόρυφες κινήσεις που καθοδηγούνταν από τον μανδύα.
Το πρόβλημα, σύμφωνα με τους συγγραφείς της νέας μελέτης, είναι ότι καμία από αυτές τις ιδέες δεν είχε δοκιμαστεί με δυναμικά μοντέλα που θα μπορούσαν να συγκριθούν με δεδομένα από ολόκληρο τον κόσμο.
Ο Σαντός Ντουνγκάνα, υποψήφιος διδάκτορας στο Πανεπιστήμιο του Γουόλονγκονγκ (Αυστραλία) και πρώτος συγγραφέας της μελέτης, το συνοψίζει με μια εικόνα: Φανταστείτε ένα βιβλίο όπου ένα τεράστιο τμήμα στη μέση έχει σκιστεί. Κατά τη γνώμη του, αυτές οι σελίδες δεν χάθηκαν τυχαία.
Όταν η Γη «ανασαίνει»: Πώς οι κινήσεις του μανδύα ανύψωσαν ολόκληρες ηπείρους
Κάτω από τον φλοιό βρίσκεται ο μανδύας, ένα στρώμα θερμού πετρώματος που είναι στερεό αλλά ρέει εξαιρετικά αργά, περίπου όπως ένας παγετώνας φαίνεται ακίνητος κι όμως συνεχίζει να κινείται. Τα ρεύματα στον μανδύα ωθούν την επιφάνεια προς τα πάνω σε ορισμένα σημεία και την παρασύρουν προς τα κάτω σε άλλα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται δυναμική τοπογραφία και επηρεάζει τεράστιες περιοχές.
Στο μοντέλο του Ντουνγκάνα και του επιβλέποντός του, Νικόλα Φλαμέντ, οι αλλαγές αυτές εκτείνονται σε περίπου 5.000 χιλιόμετρα, έκταση μεγαλύτερη από την ηπειρωτική επικράτεια των Ηνωμένων Πολιτειών. Η ιδέα είναι απλή. Εάν μια ήπειρος ανυψώνεται για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, η διάβρωση παρασύρει και εξαφανίζει μεγάλο μέρος των πετρωμάτων της. Εάν στη συνέχεια βυθιστεί για άλλο τόσο χρονικό διάστημα, η θάλασσα την πλημμυρίζει και νέα ιζήματα θάβουν την αποσαθρωμένη επιφάνεια, κρατώντας την προστατευμένη.
Στο δελτίο τύπου του πανεπιστημίου, ο Φλαμέντ περιγράφει μια μοναδική, παρατεταμένη ανύψωση ακολουθούμενη από μια εξίσου παρατεταμένη καθίζηση ως την ιδανική συνταγή για την απομάκρυνση των πετρωμάτων και τη διατήρηση της διαβρωμένης επιφάνειας. Η μελέτη δεν αποκλείει τους παγετώνες. Αντίθετα, τους ενσωματώνει.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η ήπια κλίση μιας ηπείρου δεν θα δημιουργούσε αρκετά απότομες πλαγιές ώστε τα ποτάμια να διαβρώσουν τόσο μεγάλο όγκο πετρωμάτων. Μια παρατεταμένη ανύψωση κατά την Κρυογόνο περίοδο, ωστόσο, θα είχε ευνοήσει τη διάβρωση από τους παγετώνες, η οποία, σύμφωνα με μελέτες που αναφέρονται στην εργασία, είναι περίπου δέκα φορές πιο ισχυρή από τη διάβρωση των ποταμών και μπορεί να δράσει σε χαμηλότερα υψόμετρα. Με άλλα λόγια, ο μανδύας θα είχε φέρει τις ηπείρους στην κατάλληλη θέση και οι πάγοι θα είχαν κάνει το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς.
Στο εργαστήριο των γεωλόγων: 6 ψηφιακά μοντέλα και χιλιάδες πετρώματα αποκάλυψαν την αλήθεια
Για να δοκιμάσει αυτή την ιδέα, η ομάδα αναπαρήγαγε την κίνηση του μανδύα κατά το τελευταίο δισεκατομμύριο χρόνια. Έτρεξαν έξι εκδοχές της ίδιας προσομοίωσης στον Gadi, τον υπερυπολογιστή της Εθνικής Υπολογιστικής Υποδομής της Αυστραλίας. Ως σημείο αναφοράς, επέλεξαν την εκδοχή που αναπαρήγαγε με τον καλύτερο τρόπο τις βαθιές δομές του σημερινού μανδύα και τις τοποθεσίες των σημαντικότερων ηφαιστειακών επεισοδίων.
Στη συνέχεια, συνέκριναν τα αποτελέσματα με την ποσότητα των ιζημάτων που έχουν διατηρηθεί σε κάθε ήπειρο, χρησιμοποιώντας παλαιότερες συλλογές δεδομένων και το Macrostrat — μια βάση δεδομένων γεωλογικών στρωμάτων που συγκεντρώνει περισσότερες από 33.000 ενότητες πετρωμάτων. Το ίδιο μοτίβο εμφανίζεται στη Λαυρεντία (τον αρχαίο πυρήνα της σημερινής Βόρειας Αμερικής), τη Βαλτική (το αντίστοιχο για τη βόρεια Ευρώπη) και τη βόρεια Κίνα.
Τα μοντέλα προβλέπουν μια μακρά περίοδο ανύψωσης κατά τη Νεοπροτεροζωική εποχή, η οποία έληξε πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια, ακολουθούμενη από μια μακρά περίοδο καθίζησης κατά τα τελευταία 540 εκατομμύρια χρόνια.
Αυτό συμπίπτει με το «άλμα» στην ποσότητα των διατηρημένων ιζημάτων στην αρχή της Καμβρίου περιόδου σε σχεδόν κάθε ήπειρο. Η Αφρική αποτελεί την εξαίρεση. Αποτελείται από γεωλογικά τμήματα με πολύ διαφορετικές ιστορίες και τέμνεται από αρχαίες οροσειρές, γεγονός που περιπλέκει την «ανάγνωση» των δεδομένων. Στο βόρειο τμήμα της Νότιας Αμερικής, τα μοντέλα υποδεικνύουν επίσης μια άλλη περιοχή όπου η ασυμφωνία ενδέχεται να σχηματίστηκε και να διατηρήθηκε.
Το «ανοιχτό βιβλίο» της Γης: Πώς το Γκραν Κάνυον έγινε ο απόλυτος μάρτυρας της Μεγάλης Ασυμφωνίας
Η μελέτη εξηγεί επίσης τον λόγο για τον οποίο η «Μεγάλη Ασυμφωνία» μελετάται κυρίως στη Βόρεια Αμερική. Η Λαυρεντία έχει τεράστια έκταση και τα όριά της μόλις που παραμορφώθηκαν, με αποτέλεσμα η επιφάνειά της να διατηρηθεί σε καλύτερη κατάσταση. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η αποκάλυψή της στο Γκραν Κάνυον συνδέεται με τη Λαραμίδια ορογένεση —μια περίοδο σχηματισμού βουνών στη δυτική Βόρεια Αμερική— καθώς και με τη μεταγενέστερη διάβρωση που προκάλεσε η ροή του ποταμού Κολοράντο.
Μια μελέτη του 2014 από τον Κάρλστρομ και τους συνεργάτες του στο περιοδικό Nature Geoscience χρονολόγησε τον σχηματισμό του σημερινού φαραγγιού μεταξύ 5 και 6 εκατομμυρίων ετών πριν.
Στη Βαλτική, η επιφάνεια βρίσκεται ως επί το πλείστον θαμμένη κάτω από νεότερα ιζήματα, γεγονός που οι συγγραφείς συνδέουν με τις επαναλαμβανόμενες ορογενέσεις (διαδικασίες σχηματισμού βουνών) κατά μήκος του ανατολικού της περιθωρίου. Στην ηπειρωτική μάζα της Βόρειας Κίνας, η ασυμφωνία φτάνει όντως μέχρι την επιφάνεια, παρόλο που το συγκεκριμένο γεωλογικό τμήμα είναι μικρότερο και αναδιαμορφώθηκε από τέσσερα ξεχωριστά επεισόδια ορογένεσης.
Εδώ, οι συγγραφείς προτείνουν ότι η απώλεια της βαθιάς ρίζας της λιθόσφαιράς της (του δύσκαμπτου εξωτερικού κελύφους της Γης) κατά την Πρώιμη Κρητιδική περίοδο, στην εποχή των δεινοσαύρων, βοήθησε στο να έρθει αυτή η επιφάνεια στο φως. Και στις δύο περιπτώσεις, πρόκειται για υποθέσεις και όχι για αποδεδειγμένα γεγονότα.
Επιστημονική επιφύλαξη: Τα ερωτήματα που το ψηφιακό μοντέλο δεν μπορεί να λύσει
Οι συγγραφείς αναγνωρίζουν αρκετούς περιορισμούς. Οι αναπαραστάσεις της κίνησης των τεκτονικών πλακών γίνονται λιγότερο βέβαιες όσο πιο βαθιά πηγαίνουμε πίσω στον χρόνο, και τα αποτελέσματα εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από αυτές.
Επίσης, η μέθοδος τείνει να υπερβάλλει ως προς το ύψος των παραμορφώσεων κατά περίπου δύο φορές, επομένως οι ερευνητές εστιάζουν στην τάση και όχι στα ακριβή μέτρα που ανυψώθηκε ή βυθίστηκε κάθε περιοχή. Όσον αφορά τη Βαλτική και τη βόρεια Κίνα, η ανύψωση εμφανίζεται στις τέσσερις από τις έξι προσομοιώσεις, με σημαντικές διαφορές μεταξύ τους.
Επιπλέον, η παραλλαγή που χρησιμοποίησε μια διαφορετική βάση αναφοράς για την καταγραφή των κινήσεων των πλακών απέτυχε να αναπαράγει την ανύψωση της Λαυρεντίας — μια αστοχία που οδήγησε στην απόρριψή της.