Jak necháte zmizet polovinu hmoty dvou kontinentů? Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíte nejprve zjistit, že chybí.
To udělalo trio geovědců z University of Chicago a jejich spolupracovník a jejich vysvětlení, kam se hmota poděla, výrazně mění převládající představy o tom, co se může stát, když se kontinenty srazí. Má to také důležité důsledky pro naše chápání toho, kdy kontinenty narostly do své současné velikosti a jak se vyvíjela chemie v nitru Země.
Studie zveřejněná online v září.19 v Nature Geoscience zkoumá kolizi Eurasie a Indie, která začala asi před 60 miliony let, vytvořila Himaláje a stále probíhá (pomalu). Vědci vypočítali s nebývalou přesností množství pevniny neboli „kontinentální kůry“před a po srážce.
„Zjistili jsme, že polovina hmoty, která tam byla před 60 miliony let, dnes na zemském povrchu chybí,“řekla Miquela Ingalls, postgraduální studentka geofyzikálních věd, která projekt vedla v rámci své doktorandské práce..
Výsledek byl nečekaně velký. Po zvážení všech ostatních způsobů, jak lze hmotnost vysvětlit, vědci došli k závěru, že tak obrovský hmotnostní rozdíl lze vysvětlit pouze v případě, že by se chybějící kus vrátil do zemského pláště - něco, co geovědci považovali v takovém měřítku za víceméně nemožné.
Když se tektonické desky spojí, něco musí dát. Podle deskové tektonické teorie obsahuje povrch Země mozaiku asi tuctu pevných desek v relativním pohybu. Tyto desky se pohybují na horním plášti a desky pokryté silnější, nadnášecí kontinentální kůrou jsou výš než desky pokryté tenčí oceánskou kůrou. Oceánská kůra se může ponořit a sklouznout do pláště, kde se nakonec smísí s materiálem pláště. Kontinentální kůra, jako je ta, která se podílela na srážce Eurasie a Indie, je však méně hustá a geologové se dlouho domnívali, že když se setká s pláštěm, je vytlačena zpět nahoru jako plážový míč ve vodě a nikdy se zpět nevmísí.
Geologie 101 darebák
"V Geologii 101 nás učí, že kontinentální kůra se vznáší a nemůže sestoupit do pláště," řekl Ingalls. Nové výsledky tuto myšlenku vyhodí z okna.
„Máme skutečně značné množství kůry, která zmizela z nádrže s kůrou, a jediné místo, kam se může dostat, je do pláště,“řekl David Rowley, profesor geofyzikálních věd, jeden z Ingallsových poradců a spolupracovníků na projektu."Dříve se mělo za to, že plášť a kůra se vzájemně ovlivňují pouze relativně malým způsobem. Tato práce naznačuje, že alespoň za určitých okolností to není pravda."
Závěr vědců vzešel z pečlivých výpočtů množství hmoty před a po srážce a pečlivého zvážení všech možných způsobů, jak mohla být distribuována. Vypočítat množství kůry "před" je sporný problém, který zahrnuje pečlivé datování stáří vrstev a rekonstrukce minulých poloh desek, řekl Ingalls. Předchozí pracovníci prováděli podobné výpočty, ale často se snažili donutit čísla „před“a „po“k vyvážení, „pokoušeli se, aby systém odpovídal tomu, co si myslíme, že již víme o tom, jak tektonika funguje.“
Ingalls a spolupracovníci nic takového nepředpokládali. Použili nedávno revidované odhady o pohybu desek, aby zjistili, jak velké byly obě desky na začátku srážky, a syntetizovali data za více než 20 let o geologii různých oblastí Země, aby vypočítali, jak silná by byla kůra..
"Při pohledu na všechny relevantní soubory dat jsme byli schopni říci, jaká byla hmotnost kůry na začátku kolize," řekl Rowley.
Omezené možnosti
Bylo jen pár míst, kam se posunutá kůra po srážce dostala: Některá byla vytlačena nahoru a vytvořila Himaláje, některá byla erodována a uložena jako obrovské sedimentární usazeniny v oceánech a některá byla vytlačena ze stran kolidujících desek, které tvoří jihovýchodní Asii.
„Ale vzhledem ke všem těmto různým typům ztráty hmoty stále zjišťujeme, že polovina kontinentální kůry, která se této srážky účastnila, dnes chybí,“řekl Ingalls. "Pokud jsme započítali všechna možná řešení na povrchu, znamená to, že zbývající hmota musela být recyklována ve velkém do pláště."
Pokud se velké oblasti kontinentální kůry recyklují zpět do pláště, vědci mohou konečně vysvětlit některé dříve záhadné geochemie. Prvky včetně olova a uranu jsou periodicky vyvrhovány z pláště vulkanickou činností. Takové prvky jsou relativně hojné v kontinentální kůře, ale vzácné v plášti. Složení některých hornin pocházejících z pláště však naznačuje, že byly kontaminovány kontinentální kůrou. Jak se tedy kontinentální materiál vmísil zpět do pláště?
„Důsledkem naší práce je, že pokud vidíme kolizní systém Indie a Asie jako pokračující proces v historii Země, došlo k nepřetržitému míchání prvků kontinentální kůry zpět do pláště,“řekl Rowley. "A pak je lze znovu extrahovat a vidět v některých vulkanických materiálech, které dnes vycházejí z pláště."
