Vi tänker på hav som stabila och permanenta. Dock, de rör sig med ungefär samma hastighet som dina naglar växer. Geoforskare vid CEED, Universitetet i Oslo har hittat ett nytt sätt att kartlägga jordens antika hav.

Jordens yta är i konstant rörelse. Ny skorpa bildas vid åsar i mitten av oceanerna, som den mittatlantiska åsen, och äldre skorpa förstörs.

Om vi ​​går miljontals år tillbaka i tiden, haven och kontinenterna på planeten jorden var väldigt olika. Hav som en gång fanns är nu begravda djupt inne i jordens inre, i manteln.

Seismisk tomografi använder jordbävningar för att avbilda jordens inre ned till cirka 2, 800 km. Modeller baserade på denna teknik används för att visa hur vår planets yta kan ha sett ut för upp till 200 miljoner år sedan.

Enkelt och kraftfullt

Grace Shephard vid Center for Earth Evolution and Dynamics (CEED), Universitetet i Oslo har hittat en enkel, men ändå ett kraftfullt sätt att kombinera bilder från alternativa seismiska tomografimodeller.

Hon valde att flytta till Norge av många anledningar. En av dem var landets närhet till Arktis, en region där relativt lite är känt om subduktion, vulkanutbrott och plattektonik långt tillbaka i tiden.

I en ny studie publicerad på nature.com, Shephard och kollegor Mathew Domeier (CEED), Kara Matthews, och Kasra Hosseini (båda University of Oxford) avslöjar ett nytt sätt att visa modeller av utvecklingen av jordens inre.

"Det finns många olika sätt att skapa sådana modeller, och massor av olika datainmatningar kan användas, " förklarar Grace Shephard, som har varit postdoktor vid CEED sedan hon tog sin Ph.D. vid University of Sydney för fyra år sedan.

"Vi ville ha ett snabbt och enkelt sätt att se vilka funktioner som är gemensamma för alla modeller. Genom att jämföra upp till 14 olika modeller, till exempel, vi kan visualisera var de överensstämmer och därmed identifiera vad vi kallar de mest robusta anomalierna."

Detta ger mer exakt och mer lättillgänglig information om havsbassängernas och innehållets rörelser bakåt i tiden – och samspelet mellan jordskorpan och manteln.

Rekonstruktion av kontinenter och hav

Tomografimodellerna används för att rekonstruera rörelser av kontinenter och hav. Det nya och öppna sättet att visa modellerna tar bort en del av beslutsfattandet för forskare som studerar jordens dynamik.

"Med detta verktyg, geovetare kan välja vilka modeller de ska använda, hur djupt in i manteln att gå, och några andra parametrar, " förklarar Shephard. "Därför, de kan zooma in på sitt intresseområde. Dock, vi måste komma ihåg att kartorna bara är lika bra som tomografimodellerna de är byggda på."

Grace Shephard och kollegor har också studerat om det finns mer överensstämmelse mellan de olika tomografimodellerna på vissa djup av manteln. De har gjort upptäckter som tyder på att mer paleosgolv kan hittas runt 1, 000 – 1, 400 km under ytan än på andra djup.

"Om dessa djup översätts till tid – och vi förutsätter att havsbotten sjunker ner i manteln med en hastighet av 1 centimeter per år – kan det betyda att det fanns en period för omkring 100–140 miljoner år sedan som upplevde mer havsförstörelse. , det kan också identifiera en kontroversiell region på jorden som är mer trögflytande, eller 'klibbig, ' och får sjunkande drag att hopa sig, lite som en trafikstockning. Dessa fynd, och skälen bakom, ha kritisk information om vår planets yta och inre utveckling, " förklarar Shephard.

För att förstå jordens utveckling, det är viktigt att studera subduktionszonerna. De tektoniska plattorna i haven subduceras under kontinentalplattorna, eller under andra oceaniska plattor. Exempel inkluderar Stilla havet som rör sig under Japan, och subduktioner inom Medelhavsområdet. Plåtrekonstruktionsmodeller är generellt överens om att för cirka 130 miljoner år sedan, det var en topp i mängden subduktion som hände. Så kartorna av Shephard och kollegor kan ge oberoende bevis för denna händelse.

Att vända utvecklingen

Grace Shephard visar oss datoranimationer som vänder på dessa evolutionära processer. Hon tar tillbaka till ytan oceaner som har varit begravda djupt inne i manteln i miljontals år. Det kan se ut som ett spel, men det illustrerar en viktig poäng:

"Att studera dessa processer på nya sätt öppnar upp för nya frågor. Det är något vi välkomnar, eftersom vi måste ta reda på vilka frågor vi ska ställa och vad vi ska fokusera på för att förstå jordens utveckling. Vi måste alltid tänka på vad som är en observation och vad som är en modell. Modellerna måste testas mot observationer, för att ge plats åt nya och förbättrade modeller. Det är en iterativ procedur."

Frågor och svar

Varför är modellerna av jordens inre viktiga?

Det är ett grundläggande sätt att förstå mer om vår planet, konfigurationen av kontinenter och hav, klimatförändring, bergsbyggnad, platsen för värdefulla resurser, biologi, etc. Bevislinjer i det förflutna kan vara avgörande för insikt om vad som kommer att hända i framtiden, och är avgörande för samspelet mellan samhället och den naturliga miljön.

Baserat på dessa modeller, kan du förutsäga hur jorden kommer att se ut om 1 miljon år?

Om du tittar på jorden från rymden, fördelningen av kontinenter och hav kommer då att se ungefär likadan ut, även om livet, klimatet och havsnivån kan ha förändrats dramatiskt. Om vi ​​går ännu längre fram, säg 10 eller 100 miljoner år, det är väldigt svårt att säga hur hav kan öppnas och stängs, men vi har några ledtrådar. Vissa tror att Atlanten kommer att stänga, och andra tror att Arktis eller Indiska oceanen kommer att stängas. Vi kan följa det förflutnas regler när vi ser in i framtiden, men denna uppgift håller geovetare mycket sysselsatta.

Kommer vi att kunna förutsäga jordbävningar?

Det är en helig gral för vårt samhälle. Att förstå hur vår jord fungerar på alla skalor för oss närmare denna uppgift. Det finns så många frågor att besvara. Vi behöver fortfarande förstå så mycket mer om vår nuvarande jord – och vår tidigare jord. Till exempel, våra nuvarande plattektoniska modeller kan ta oss tillbaka ganska säkert till 200 miljoner år sedan. Jag har en kollega som ser det förflutna tillbaka till 1 miljard år. Att göra det, vi behöver lära oss mycket mer om ytan och den djupa manteln.

Till mig, att vara geovetare är som att arbeta i ett underland. Jag kan använda många olika verktyg och titta på olika tidsskalor. Det är det jag verkligen tycker om att göra. Och jag gillar det tvärvetenskapliga förhållningssättet. Jag arbetar med kollegor och medarbetare från hela världen. Det är en anledning till att vi måste göra våra modeller offentligt tillgängliga.