Ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στο Nature Geoscience περιγράφει την ανακάλυψη, η οποία έγινε στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν
Ερευνητές ανακάλυψαν ότι κάτω από τη Βόρεια Αμερική συντελείται η λέπτυνση του κρατονικού στρώματος, η οποία οφείλεται στα απομεινάρια της πλάκας Φαράλον.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η κάτω πλευρά της βορειοαμερικανικής ηπείρου σταλάζει σιγά-σιγά σε σταγόνες βράχων. Τα απομεινάρια μιας τεκτονικής πλάκας που βυθίζεται στον μανδύα της Γης μπορεί να είναι η αιτία αυτού του φαινομένου.
Ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στο Nature Geoscience περιγράφει την ανακάλυψη, η οποία έγινε στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν. Πρόκειται για την πρώτη φορά που παρατηρείται σε δράση η «κρατονική λέπτυνση».
«Κάναμε την παρατήρηση ότι θα μπορούσε να υπάρχει κάτι κάτω από τον κρατώνα», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Junlin Hua, ο οποίος διεξήγαγε την έρευνα κατά τη διάρκεια μεταδιδακτορικής υποτροφίας στη Σχολή Γεωεπιστημών Jackson του UT. «Ευτυχώς, πήραμε επίσης τη νέα ιδέα για το τι οδηγεί αυτή τη λέπτυνση».
Τι είναι οι Κρατόνες;
Οι Κρατόνες είναι αρχαίοι βραχώδεις σχηματισμοί που αποτελούν τον πυρήνα των ηπείρων της Γης. Είναι γνωστοί για τη σταθερότητά τους και την ικανότητά τους να αντέχουν για δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, οι κρατόνες μπορούν μερικές φορές να υποστούν αλλαγές που επηρεάζουν τη σταθερότητά τους ή να οδηγήσουν στην αφαίρεση ολόκληρων βραχωδών στρωμάτων.
Για παράδειγμα, πριν από εκατομμύρια χρόνια, το Κρατόν της Βόρειας Κίνας έχασε το βαθύτερο στρώμα ρίζας του.
Αυτό που κάνει την ανακάλυψη της κρατονικής σταλαγματογένεσης ιδιαίτερα σημαντική, σύμφωνα με τους ερευνητές, είναι ότι συμβαίνει σε πραγματικό χρόνο. Αυτό παρέχει στους επιστήμονες μια μοναδική ευκαιρία να παρατηρήσουν τη διαδικασία της κρατονικής αραίωσης καθώς εξελίσσεται.
Ένα σχήμα από τη μελέτη που δείχνει το πέτρωμα που στάζει από τον κρατόνιο. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η σταγονορροή προκαλείται από τα υπολείμματα της υποβυθιζόμενης πλάκας Farallon κάτω από τον κρατώνα. Πηγή: Nature Geoscience, Hua et al.
Οι σταγόνες συγκεντρώνονται πάνω από τις μεσοδυτικές περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών. Δεν χρειάζεται να ανησυχούμε ότι η ήπειρος θα κοίλλει ή ότι οι σταγόνες θα αλλάξουν το τοπίο σύντομα, διαβεβαιώνουν οι ερευνητές. Οι διεργασίες του μανδύα που οδηγούν τη σταγόνα μπορούν να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσονται οι τεκτονικές πλάκες με την πάροδο του χρόνου – αλλά είναι πολύ αργές. Επιπλέον, η σταγονορροή αναμένεται τελικά να σταματήσει καθώς τα υπολείμματα της τεκτονικής πλάκας βυθίζονται βαθύτερα στον μανδύα και η επιρροή της πάνω στον κρατώνα εξασθενεί.
Η ανακάλυψη είναι πιο σημαντική για τους γεωεπιστήμονες που μελετούν τις ηπείρους καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής τους, δήλωσε ο συν-συγγραφέας Thorsten Becker, καθηγητής στο Τμήμα Γης και Πλανητικών Επιστημών και στο Ινστιτούτο Γεωφυσικής της Σχολής Τζάκσον.
«Κάτι τέτοιο είναι σημαντικό αν θέλουμε να καταλάβουμε πώς ένας πλανήτης έχει εξελιχθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα», δήλωσε ο Becker. «Μας βοηθά να καταλάβουμε πώς δημιουργούνται οι ήπειροι, πώς διαλύονται και πώς ανακυκλώνονται [στη Γη]».
Μεθοδολογία πίσω από την ανακάλυψη
Η ανακάλυψη των σταγόνων προέκυψε από ένα ευρύτερο πρόγραμμα με επικεφαλής τον Hua, ο οποίος είναι τώρα καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας, το οποίο δημιούργησε ένα νέο σεισμικό τομογραφικό μοντέλο πλήρους κυματομορφής για τη Βόρεια Αμερική χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση που αναπτύχθηκε από τον συν-συγγραφέα Stephen Grand, ο οποίος είναι τώρα ομότιμος καθηγητής στη Σχολή Τζάκσον, και την ομάδα του. Αυτό το υπολογιστικό μοντέλο, το οποίο χρησιμοποιεί σεισμικά δεδομένα που συλλέχθηκαν από το πρόγραμμα EarthScope, αποκάλυψε νέες λεπτομέρειες σχετικά με τις γεωλογικές διεργασίες που συμβαίνουν στον φλοιό και τον μανδύα που βρίσκονται κάτω από τη Βόρεια Αμερική.
Τα σεισμικά κύματα διέρχονται μέσα από διαφορετικά γεωλογικά χαρακτηριστικά με διαφορετικές ταχύτητες. Αυτός ο χάρτης δείχνει τη σεισμική ταχύτητα στο φλοιό της Γης σε βάθος 200 χιλιομέτρων στις ηπειρωτικές Ηνωμένες Πολιτείες και σε τμήματα της Κεντρικής Αμερικής και του Καναδά. Ο κρατώνας της Βόρειας Αμερικής (περιγράφεται με μαύρες παύλες) έχει υψηλή σεισμική ταχύτητα σε σύγκριση με το περιβάλλον του. Πηγή: Nature Geoscience, Hua et al.
«Λόγω της χρήσης αυτής της μεθόδου πλήρους κυματομορφής, έχουμε καλύτερη αναπαράσταση αυτής της σημαντικής ζώνης μεταξύ του βαθύ μανδύα και της ρηχότερης λιθόσφαιρας, όπου θα περιμέναμε να πάρουμε ενδείξεις για το τι συμβαίνει με τη λιθόσφαιρα», δήλωσε ο Becker.
Ο ρόλος της πλάκας Farallon
Αυτό το μοντέλο έφερε τις σταγόνες στην επιφάνεια για πρώτη φορά με αυτόν τον τρόπο. Βοήθησε επίσης τους ερευνητές να συμπεράνουν ότι η πλάκα Farallon, μια ωκεάνια τεκτονική πλάκα που βυθίζεται κάτω από τη Βόρεια Αμερική τα τελευταία 200 εκατομμύρια χρόνια περίπου, θα μπορούσε να οδηγεί τη διαδικασία παρά το γεγονός ότι χωρίζεται από τον κρατώνα κατά περίπου 600 χιλιόμετρα.
Η πλάκα αυτή, η οποία απεικονίστηκε για πρώτη φορά σεισμικά τη δεκαετία του 1990 από τον Grand, έπαιξε σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της βορειοαμερικανικής πλάκας. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τώρα φθείρει την ήπειρο από κάτω, ανακατευθύνοντας τη ροή του υλικού του μανδύα έτσι ώστε να κόψει τον πυθμένα του κρατώνα και απελευθερώνοντας πτητικές ενώσεις που αποδυναμώνουν τη βάση του.
Παρόλο που η σταλαγματιά είναι συγκεντρωμένη σε μια περιοχή του κρατώνα, η Hua δήλωσε ότι η πλάκα φαίνεται να αλληλεπιδρά με υλικό από ολόκληρο τον κρατώνα, ο οποίος καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος των Ηνωμένων Πολιτειών και του Καναδά.
«Μια πολύ ευρεία περιοχή βιώνει κάποια λέπτυνση», δήλωσε η Hua.
Όταν οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα υπολογιστικό μοντέλο αυτών των δυναμικών, το μοντέλο του κρατώνα στάλαζε όταν η πλάκα Farallon ήταν παρούσα. Όταν η πλάκα απομακρύνθηκε, η σταγονορροή σταμάτησε.
Ο Μπέκερ αναγνωρίζει ότι τα υπολογιστικά μοντέλα έχουν περιορισμούς. Αλλά η ομοιότητα του μοντέλου με τα δεδομένα είναι ένα καλό σημάδι, είπε.
«Κοιτάζεις ένα μοντέλο και λες: «Είναι αληθινό, υπερερμηνεύουμε τα δεδομένα ή μας λέει κάτι καινούργιο για τη Γη;», δήλωσε ο Becker. «Αλλά φαίνεται ότι σε πολλά σημεία που αυτές οι κηλίδες έρχονται και φεύγουν, ότι [μας δείχνει] ένα πραγματικό πράγμα».
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και τη Σχολή Γεωεπιστημών Jackson και συμμετείχαν συνάδελφοι από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Mānoa, το Πανεπιστήμιο της Νεβάδα στο Reno και το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Νότου.
