Den cykliska förstärkningen och försvagningen av havsvatten under tiotals miljoner år är sannolikt kopplad till en annan, längre cykel:bildandet av jordens superkontinenter vart 400:e till 600:e miljon år, enligt en ny studie. De nya rönen har konsekvenser för bildningen av vår planet, dess klimat och livets utveckling på jorden, enligt studiens författare. Den nya forskningen tyder på långsiktiga förändringar i tidvattenenergi, som styr styrkan på havets vågor, är en del av en supertidvattencykel dikterad av rörelsen av tektoniska plattor.

När tektoniska plattor glider, sjunka och flytta jordens kontinenter för att bilda stora landmassor, eller superkontinenter, havsbassänger öppnas och stängs i tandem. När dessa bassänger ändrar form, de kan träffa former som förstärker och intensifierar deras tidvatten.

I den nya studien, tidvattensimuleringar som projiceras hundratals miljoner år in i framtiden tyder på att jorden nu är i begynnande skede av ett tidvattenenergimaximum, där starka tidvatten kommer att bestå i ungefär 20 miljoner år. Havet kommer att gå igenom flera tidvattencykler när nästa superkontinent bildas under de kommande 250 miljoner åren. Så småningom, tidvattnet kommer att växa mycket svagare, precis som de gjorde under de två senaste superkontinenterna:Pangea och Rodinia, enligt den nya studien publicerad i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift från American Geophysical Union.

Forskare var medvetna om tidvattenenergin varierade i det avlägsna förflutna, men den nya studien tyder på att det finns en supertidvattencykel som sker över geologiska tidsskalor och kopplad till tektoniska rörelser.

"Våra simuleringar tyder på att tidvattnet är, just nu, onormalt stora, " sa oceanograf Mattias Green från Bangor Universitys School of Ocean Sciences i Menai Bridge i Storbritannien och huvudförfattare till den nya studien. "Och det var verkligen vår motiverande fråga:Om tidvattnet var svagt fram till för 200 miljoner år sedan, och de har sedan dess skjutit upp och blivit väldigt energiska under de senaste två miljoner åren, vad kommer att hända om vi går miljontals år in i framtiden?"

Tidvattenstyrka är kopplad till livet på jorden och förståelsen av havets cykliska utveckling är till för att informera forskarnas förståelse av evolutionens historia, enligt studiens författare. I tider av stark tidvattenenergi, som idag, starka vågor rör havet, skapa den näringsblandning som behövs för att upprätthålla havets liv. När jordens landmassor rör sig långsamt mot en superkontinentkonfiguration, planetens havsbassänger öppnar, så småningom bildar en obruten vattenmassa. Ett sådant hav skulle ha låg tidvattenenergi. Svaga vågor betyder att det blir mindre näringsblandning, som skulle kunna skapa en syresvält havsbotten som till stor del saknar liv, ungefär som en pool av stillastående vatten, enligt den nya studien.

Förekomsten av denna cykel och dess koppling till tektonisk rörelse kommer att informera många discipliner, från evolutionär biologi till global näringskretslopp, enligt geofysiker Dietmar Müller från University of Sydney i Australien, som inte var involverad i den nya studien.

"Det betyder förmodligen ingenting för människor nu i vår livstid, ", sa Muller. "Men det förbättrar vår förståelse av interaktioner mellan plattektonik, Jordens klimatsystem, dess hav, och till och med hur livets utveckling är, åtminstone till viss del, drivs av denna tidvattenprocess."

Föränderliga kontinenter, havsbassänger

Var och en av jordens kontinenter åker på toppen av enorma stenplattor som kallas tektoniska plattor. Dessa plattor skiftar över hundratals miljoner år, slående olika kontinentala konfigurationer längs vägen.

Tektoniska plattor dikterar formen och arrangemanget av kontinenter, men de bestämmer också formen på havsbassänger. När de nordamerikanska och eurasiska plattorna glider isär, Atlanten mellan dem vidgar sig, ändrar också sin form.

Förändringen i form av havsområdena orsakar en förändring i en egenskap som kallas resonans. När en bassäng är resonant, energi från månens gravitationsattraktion är i linje med havsbassängens längd, orsakar en förstärkning av tidvattenenergi.

Grönt liknar resonans med ett barn på en gungställning. Ett svängande barn behöver bara en liten knuff från en vuxen, vid rätt tidpunkt, för att hålla svängen högre och högre. "Du tvingar den med samma frekvens som den naturliga svängningen, och samma sak händer i havet, " han sa.

En tektonisk tidslinje

I den nya studien, forskare simulerade rörelsen av jordens tektoniska plattor och förändringar i havsbassängernas resonans under miljontals år.

Den nya forskningen tyder på att Atlanten för närvarande är resonans, vilket får havets tidvatten att närma sig maximala energinivåer. Under de kommande 50 miljoner åren, Tidvatten i Nordatlanten och Stilla havet kommer att komma närmare resonans och växa sig starkare. På den tiden, Asien kommer att splittras, skapa en ny havsbassäng, enligt studien.

Om 100 miljoner år, Indiska oceanen, Stilla havet och ett nybildat panasiatiskt hav kommer att se högre resonans och starkare tidvatten också. Australien kommer att flytta norrut för att ansluta sig till den nedre halvan av Asien, som alla kontinenter långsamt börjar samlas till en enda landmassa på norra halvklotet, enligt den nya studien.

Efter 150 miljoner år, tidvattenenergin börjar avta när jordens landmassor bildar nästa superkontinent och resonansen avtar. Om 250 miljoner år, den nya superkontinenten kommer att ha bildats, föra in en ålder med låg resonans, leder till låg tidvattenenergi och ett i stort sett tyst hav, enligt den nya forskningen.

Den nya studien finner att varje tidvattenmaximum varar högst 50 miljoner år och inte nödvändigtvis är i fas med superkontinentens cykel.