Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν σπάνια ένδειξη ότι η Γη «ξεφλουδίζει» κάτω από τη Σιέρα Νεβάδα.
Η σεισμολόγος Deborah Kilb μελετούσε αρχεία σεισμών στην Καλιφόρνια από τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες όταν παρατήρησε κάτι περίεργο — μια σειρά από βαθείς σεισμούς που είχαν σημειωθεί κάτω από τη Σιέρα Νεβάδα, σε βάθος όπου ο φλοιός της Γης είναι συνήθως υπερβολικά ζεστός και με μεγάλη πίεση για να προκαλείται σεισμική δραστηριότητα.
«Στη Βόρεια Καλιφόρνια, τα (σεισμικά) δεδομένα φτάνουν συνήθως μέχρι τα 10 χιλιόμετρα. Στη Νότια Καλιφόρνια, κατεβαίνουν λίγο βαθύτερα, γύρω στα 18 χιλιόμετρα», εξηγεί η Kilb, ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας Scripps του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, αναφερόμενη στα συνήθη βάθη σεισμών στις περιοχές αυτές.
Όμως οι σεισμοί που εντόπισε στην κεντρική περιοχή της οροσειράς ήταν διπλάσιας σχεδόν εμβέλειας — και φαίνεται πως συνεχίζονται ακόμη.
«Το γεγονός ότι βλέπουμε σεισμικότητα κάτω από τα 20 χιλιόμετρα — από 20 μέχρι και 40 χιλιόμετρα — είναι πολύ παράξενο», σημειώνει η Kilb. «Δεν είναι κάτι που συνήθως παρατηρείται σε σεισμούς του φλοιού».
Η Kilb κοινοποίησε τα ευρήματά της στη Vera Schulte-Pelkum, ερευνήτρια στο Συνεταιρικό Ινστιτούτο Έρευνας στις Περιβαλλοντικές Επιστήμες και αναπληρώτρια καθηγήτρια γεωλογικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ. Η Schulte-Pelkum μελετούσε ήδη την ιδιαίτερη γεωλογική δομή της Σιέρα Νεβάδα, η οποία είχε δείξει σημάδια βαθιάς παραμόρφωσης των πετρωμάτων στην ίδια περιοχή.
Χρησιμοποιώντας τα νέα δεδομένα, οι δύο επιστήμονες απεικόνισαν τη Σιέρα Νεβάδα μέσω μιας τεχνικής γνωστής ως ανάλυση λειτουργιών λήψης (receiver function analysis), η οποία χρησιμοποιεί σεισμικά κύματα για τη χαρτογράφηση της εσωτερικής δομής της Γης. Ανακάλυψαν ότι στην κεντρική περιοχή της οροσειράς, ο φλοιός της Γης φαίνεται να αποκολλάται, μια διαδικασία γνωστή ως υποβύθιση της λιθόσφαιρας (lithospheric foundering). Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν τον Δεκέμβριο στο επιστημονικό περιοδικό Geophysical Research Letters.
Η υπόθεση αυτή συμφωνεί με προηγούμενες θεωρίες ότι η περιοχή είχε υποστεί λιθοσφαιρική υποβύθιση, δηλαδή όταν το εξωτερικό στρώμα της Γης βυθίζεται στο κατώτερο τμήμα του μανδύα. Πλέον, οι συγγραφείς της μελέτης θεωρούν ότι η διαδικασία αυτή συνεχίζεται και επεκτείνεται προς τα βόρεια της οροσειράς.
«Συγκρίναμε τα δεδομένα μας και διαπιστώσαμε ότι τα δικά μου παράξενα σήματα πετρωμάτων και οι βαθιοί σεισμοί της Deborah εντοπίζονταν στην ίδια περιοχή», δήλωσε η Schulte-Pelkum. «Έτσι αποφασίσαμε να το ερευνήσουμε πιο προσεκτικά — και αποκαλύφθηκε όλη αυτή η ιστορία».
Τι αποκαλύπτει το υπέδαφος της Σιέρα Νεβάδα για τη δημιουργία των ηπείρων
Σύμφωνα με την Schulte-Pelkum, αυτό που συμβαίνει κάτω από τη Σιέρα Νεβάδα μπορεί να προσφέρει σπάνιες γνώσεις για τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκαν οι ήπειροι. Το εύρημα μπορεί επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν κι άλλες περιοχές όπου συντελείται αυτή η διαδικασία, αλλά και να κατανοήσουν καλύτερα τους σεισμούς και τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο πλανήτης μας.
Η εξωτερική στιβάδα της Γης, η λιθόσφαιρα, αποτελείται από τον άκαμπτο φλοιό και το ανώτερο μέρος του μανδύα, το οποίο έχει πιο πυκνή αλλά ρευστή σύσταση. Περιλαμβάνει τόσο τον ωκεάνιο φλοιό, ο οποίος είναι λεπτότερος και πυκνότερος, όσο και τον ηπειρωτικό φλοιό που βρίσκεται από πάνω. Ωστόσο, το πώς αυτές οι υποστιβάδες ισορροπούν μεταξύ τους ώστε να διατηρούν τις ηπείρους στην επιφάνεια, παραμένει μυστήριο.
«Οι ήπειροι τυχαίνει να εξέχουν πάνω από τη στάθμη της θάλασσας — ευτυχώς για εμάς — επειδή κατά μέσο όρο αποτελούνται από λιγότερο πυκνά υλικά», εξηγεί η Schulte-Pelkum. «Για να συμβεί αυτό, πρέπει να απομακρυνθεί μέρος του πιο πυκνού υλικού».
Η υποβύθιση της λιθόσφαιρας είναι η διαδικασία κατά την οποία τα πυκνότερα υλικά κατρακυλούν προς τα κάτω, ενώ τα ελαφρύτερα υλικά ανέρχονται, οδηγώντας στο σχηματισμό γης. «Είναι σαν να απορρίπτεται το πυκνότερο υλικό στον κολλώδη, στερεό μανδύα που βρίσκεται από κάτω και να αποκολλάται, έτσι ώστε να σταματήσει να τραβά προς τα κάτω το λιγότερο πυκνό υλικό που βρίσκεται πάνω», προσθέτει.
Στην απεικόνιση της Γης κάτω από τη Σιέρα Νεβάδα, οι επιστήμονες εντόπισαν ένα διακριτό στρώμα στον μανδύα, σε βάθος 40 έως 70 χιλιομέτρων. Το στρώμα αυτό παρουσίαζε συγκεκριμένες αλλοιώσεις που μεταβάλλονταν σταδιακά προς τα βόρεια, σύμφωνα με τα δεδομένα.
Η Schulte-Pelkum παρομοίασε τη διαδικασία με τη συμπίεση ενός τεμαχίου πηλού με στίγματα διαφορετικών χρωμάτων: «Όταν τον πιέζεις με τα χέρια, τα στίγματα αρχίζουν να μετατρέπονται σε γραμμώσεις — έτσι μοιάζει η παραμόρφωση των πετρωμάτων».
Στο νότιο τμήμα της Σιέρα Νεβάδα, τα πυκνά πετρώματα είχαν έντονες εγγενείς γραμμώσεις και φαίνεται πως έχουν ήδη αποκοπεί από τον φλοιό. Στην κεντρική περιοχή, η διαδικασία αυτή βρίσκεται σε εξέλιξη, ενώ στο βόρειο τμήμα δεν υπάρχουν ενδείξεις παραμόρφωσης.
Αυτό το ξεχωριστό στρώμα στον μανδύα μπορεί επίσης να εξηγήσει τους βαθιούς σεισμούς που εντόπισε η Kilb, καθώς ο φλοιός στην κεντρική περιοχή είναι ασυνήθιστα παχύς και ψυχρότερος από το θερμό υλικό του μανδύα που κανονικά εντοπίζεται σε αυτά τα βάθη.
«Τα πετρώματα χρειάζονται πολύ χρόνο για να θερμανθούν ή να ψυχθούν. Αν τα μετακινήσεις προς τα κάτω ή προς τα πάνω, αργούν να προσαρμοστούν θερμικά», σημειώνει η Schulte-Pelkum.
Μια αργή, υπόγεια διαδικασία με τεράστια σημασία
Η ύπαρξη αυτής της διαδικασίας είναι δύσκολο να επιβεβαιωθεί, καθώς δεν είναι ορατή από την επιφάνεια και προχωρά εξαιρετικά αργά. Σύμφωνα με τη μελέτη, η νότια Σιέρα ολοκλήρωσε την υποβύθιση πριν από 3 έως 4 εκατομμύρια χρόνια.
Τέτοια φυσικά γεγονότα φαίνεται να συμβαίνουν περιοδικά σε διάφορα σημεία του πλανήτη, σύμφωνα με την Schulte-Pelkum. «Γεωλογικά μιλώντας, αυτή η διαδικασία είναι σχετικά γρήγορη, με μεγάλα διαστήματα σταθερότητας ενδιάμεσα… Πιθανώς ξεκίνησε όταν άρχισαν να σχηματίζονται οι ήπειροι, και αυτές μεγάλωσαν με τον καιρό. Είναι δηλαδή μια τοπική, επαναλαμβανόμενη διεργασία».
Συνεχιζόμενη επιστημονική διαμάχη
Η Σιέρα Νεβάδα αποτελεί αντικείμενο επιστημονικής διαμάχης εδώ και δεκαετίες λόγω μιας ανωμαλίας στον μανδύα κάτω από την Κοιλάδα της Καλιφόρνια.
Ορισμένοι γεωλόγοι θεωρούν ότι αυτή η ανωμαλία προκλήθηκε από λιθοσφαιρική υποβύθιση, ενώ άλλοι υποστηρίζουν πως οφείλεται σε καταβύθιση τεκτονικής πλάκας (subduction), κατά την οποία μια ωκεάνια πλάκα βυθίζεται κάτω από μια λιγότερο πυκνή, ηπειρωτική πλάκα, αλλάζοντας τη γεωμορφολογία της περιοχής.
«Υπάρχουν δύο ανταγωνιστικές υποθέσεις για την ερμηνεία των δεδομένων, κάτι που σπάνια συμβαίνει στη γεωλογία», λέει ο Mitchell McMillan, ερευνητής γεωλόγος και μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Georgia Tech, που δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Το άρθρο αυτό θα εμπλουτίσει πολύ ενδιαφέροντα τη συζήτηση».
Περαιτέρω μελέτη της περιοχής θα μπορούσε να βοηθήσει στην κατανόηση της μακροπρόθεσμης εξέλιξης του πλανήτη. Αν η διαδικασία υποβύθισης συνεχιστεί κάτω από την οροσειρά, το έδαφος θα συνεχίσει να τεντώνεται κατακόρυφα, με αποτέλεσμα αλλαγές στο τοπίο — αν και αυτό μπορεί να χρειαστεί από μερικές εκατοντάδες χιλιάδες έως μερικά εκατομμύρια χρόνια.
Γενικά, τέτοιες διαδικασίες αναμένονται σε μεγάλες οροσειρές ή περιοχές με βαθιά μαγματικά σώματα (batholiths). Οι Άνδεις, στη Νότια Αμερική, είναι ένα παράδειγμα όπου εκτιμάται ότι έχει συμβεί ή συμβαίνει ακόμα σήμερα λιθοσφαιρική υποβύθιση.
«Η συγκεκριμένη μελέτη δείχνει τη σημασία του να συνδέουμε διαφορετικά σύνολα δεδομένων», υπογραμμίζει ο McMillan.
Γιατί όλα αυτά έχουν σημασία
Κατανοώντας καλύτερα αυτή τη διαδικασία, οι επιστήμονες μπορούν να αποκτήσουν βαθύτερη εικόνα για τη λειτουργία του πλανήτη, συμπεριλαμβανομένων των σεισμών που σχετίζονται με τέτοια γεωλογικά φαινόμενα.
Αξιοσημείωτο είναι πως και ο πλανήτης Αφροδίτη, παρότι δεν διαθέτει τεκτονικές πλάκες όπως η Γη, εμφανίζει ενδείξεις λιθοσφαιρικής υποβύθισης. Μελετώντας το φαινόμενο στη Γη, μπορούμε να εφαρμόσουμε τις γνώσεις μας και στην Αφροδίτη.
«Είναι πραγματικά συναρπαστικό να σκέφτεται κανείς πως, ενώ περπατά στους λόφους ή στις πλαγιές της Σιέρα, κάτι συμβαίνει βαθιά κάτω από τα πόδια του, που δεν μπορούμε καν να φανταστούμε», λέει η Schulte-Pelkum.
«Στην πραγματικότητα, η ύπαρξή μας πάνω στη στεριά οφείλεται σε τέτοιες διεργασίες. Αν η Γη δεν είχε σχηματίσει ήπειρους, θα ήμασταν εντελώς διαφορετικά όντα… Εξελιχθήκαμε επειδή ο πλανήτης εξελίχθηκε με τον τρόπο που εξελίχθηκε. Άρα, το να κατανοούμε το σύστημα του οποίου είμαστε μέρος, έχει αξία — πέρα από τις υλικές ζημίες ή τις ανθρώπινες απώλειες που αποφεύγονται, π.χ. σε έναν σεισμό».
Πηγή: CNN
