Galápagosöarna är hem för en enorm mångfald av växter och djur som inte finns någon annanstans i världen. Men varför är detta, och när allt började, förblir något av en öppen fråga.

Nu kan forskare ha åtminstone en bit till i pussel. Enligt en ny studie som publicerades i dag Earth and Planetary Science Letters , den geologiska formationen av en viss del av skärgården – den del som är ansvarig för den enorma biologiska mångfalden – bildades, för cirka 1,6 miljoner år sedan.

Huvudförfattaren till studien är CIRES Fellow Kris Karnauskas, som du kan säga har en grej för dessa öar. Han har studerat dem mycket, författat sex expertgranskade vetenskapliga artiklar med "Galápagos" i titeln. Men en fråga i synnerhet tjatade på honom:När blev Galápagos till Galápagos?

"Jag frågade runt och kunde inte få ett enkelt svar, säger Karnauskas, som också är biträdande professor vid avdelningen för atmosfäriska och oceaniska vetenskaper vid University of Colorado Boulder. "Mina geologivänner sa någonstans mellan en halv miljon till tjugo miljoner år sedan, beroende på vilken funktion vi pratar om."

Åldern på en viss ö, eller till och med hela kedjan, var inte riktigt vad Karnauskas letade efter. "Jag var inte riktigt intresserad av när den allra första ön bröt ytan, men när detta ekosystem utvecklades, " säger han. Han ville sätta fingret på den geologiska händelsen eller ögonblicket som förvandlade Galápagos från bara en annan uppsättning vanliga oceaniska öar till en av de mest biologiskt olika platserna i världen. "Det är inte det vanliga sättet att ställa frågor i geologi, det lämpar sig inte heller för den vanliga verktygslådan."

Till att börja med grunderna, Galápagos sitter på Nazcas tektoniska platta, utanför Sydamerikas kust. Plattan rör sig långsamt från väst till öst (cirka 4 cm varje år), och råkar resa över en hotspot, en punkt där magma från jordens kärna tar sig hela vägen genom jordskorpan, bildar vulkaniska öar. Den äldsta av Galápagosöarna, nu eroderat och inte längre ovanför vattnet, är miljoner år gammal; den yngsta ön, längre västerut, sitter för närvarande på toppen av hotspot.

Karnauskas och hans kollegor antog att den kritiska händelsen som orsakade en biologisk explosion i Galápagos inträffade när den ekvatoriala underströmmen (EUC) började kollidera med skärgården. EUC är en strömning som, på grund av fysikens lagar – jordens form och hur den snurrar – är praktiskt taget fast vid ekvatorn. Men vad händer när något kommer i vägen?

"Det var vad som hände med Galápagos, säger Karnauskas. Vid något tillfälle, en tillräckligt stor ö (eller möjligen ett kluster av dem) reste sig tillräckligt högt från havsbotten för att blockera strömmen. I dag, det är ön Isabela som tjänar den rollen. "Det är en ren geografisk slump att Isla Isabela är så stor och står precis vid ekvatorn, precis där EUC försöker passera. Detta räcker för att köra kallt, näringsrikt vatten upp till ytan där det kan driva på marin produktivitet. Vi kan lätt se det idag från rymden; vattnet är väldigt kallt och produktivt strax väster om Galápagos längs Isabelas stränder. Det är ingen överraskning att du hittar alla pingviner som hoppar i vattnet där."

Att ta reda på exakt när Galápagos blockerade EUC krävde hjälp från vissa paleoceanografiska samfund. Karnauskas och hans kollegor använde tidigare insamlade data från sedimentkärnor - djupa prover av havsbotten - som hade tagits upp från provplatser nära Galápagosöarna och Sydamerika. Datafilerna, som är värd för NOAA Boulders National Centers for Environmental Information, gav information om förändringar i havsytans temperaturer under miljontals år.

Låg och se, för cirka 1,6 miljoner år sedan, de såg förändringar i den kemiska sammansättningen av de fossila insekterna i sedimentet, vilket tyder på en betydande förändring av dessa temperaturer. Kallt vatten som en gång hade strömmat upp utanför Sydamerikas kust strömmade plötsligt upp längs Galápagos västra stränder istället. Det lät bekant för Karnauskas och medförfattare; de visste från sina egna modellexperiment som utförts under det senaste decenniet att detta var fingeravtrycket från Galápagos som blockerade EUC. Medförfattare Eric Mittelstaedt, biträdande professor i geologiska vetenskaper vid University of Idaho, utvecklade sedan en ny datormodell av skärgårdens geologiska evolution; genom att kombinera den modellen med Karnauskas havscirkulationsmodell, teamet kunde självständigt bekräfta timingen.

I det ögonblicket (geologiskt sett, självklart), Galápagos ekosystem förändrades för alltid. Eftersom EUC inte längre kunde fortsätta rakt mot fastlandet, en del av det rusade uppåt, bära med sig de kalla, näringsrikt vatten till ytan, och skapa förhållanden där fisken, växter och pingviner som nu kallar ökedjan hem skulle kunna frodas.

"Vanligtvis, vi använder kända geologiska begränsningar för att förklara tidigare förändringar i miljön såsom havscirkulation, " säger Karnauskas. "I det här fallet, vi vände problemet på huvudet, kombinerade modeller som normalt inte kombineras, och upptäckte en ny begränsning för att sammanföra den större bilden av utvecklingen av, och igen, öarna över tid. Det bidrar med en unik datapunkt inte bara för geologi utan också för ekologi och biogeografi - var och när livet distribueras."