En ny studie från University of Texas i Austin har visat en möjlig koppling mellan livet på jorden och kontinenternas rörelse. Fynden visar att sediment, som ofta består av bitar av döda organismer, kan spela en nyckelroll för att bestämma hastigheten på kontinentaldriften. Förutom att utmana befintliga idéer om hur tallrikar interagerar, fynden är viktiga eftersom de beskriver potentiella återkopplingsmekanismer mellan tektoniska rörelser, klimatet och livet på jorden.

Studien, publicerad 15 nov in Earth and Planetary Science Letters , beskriver hur sediment som rör sig under eller subducerar under tektoniska plattor kan reglera plattornas rörelse och kan till och med spela en roll i den snabba uppgången av bergskedjor och tillväxten av kontinental skorpa.

Forskningen leddes av Whitney Behr, en forskare vid Jackson School och professor vid ETH Zürich i Schweiz, och medförfattare av Thorsten Becker, en professor vid UT Jackson School of Geosciences och forskare vid dess Institute for Geophysics (UTIG).

Sediment skapas när vind, vatten och is eroderar befintligt berg eller när skal och skelett av mikroskopiska organismer som plankton samlas på havsbotten. Sediment som kommer in i subduktionszoner har länge varit känt för att påverka geologisk aktivitet såsom frekvensen av jordbävningar, men tills nu ansågs det ha litet inflytande på kontinentala rörelser. Det beror på att subduktionshastigheten ansågs bero på styrkan hos subduktionsplattan när den böjer sig och glider in i den trögflytande manteln, det halvsmälta bergskiktet under jordskorpan. Kontinental rörelse drivs av att en platta sjunker under en annan så, i detta scenario, styrkan hos den del av plattan som dras in i jordens mantel (och energin som krävs för att böja den) skulle vara den primära kontrollen för hastigheten på plattans rörelse, med sediment som har liten effekt.

Dock, Tidigare forskning som involverade UTIG-forskare hade visat att subdukteringsplattorna kan vara svagare och känsligare för andra influenser än man tidigare trott. Detta fick forskare att leta efter andra mekanismer som kan påverka plattans hastighet. De uppskattade hur olika typer av berg kan påverka plattans gränssnitt – gränsen där subducerande plattor möts. Efterföljande modellering visade att sten gjord av sediment kan skapa en smörjande effekt mellan plattor, accelererande subduktion och ökande plåthastighet.

Denna mekanism skulle kunna sätta igång en komplex återkopplingsslinga. När plattans hastighet ökar, det skulle bli mindre tid för sediment att samlas, så mängden subducerande sediment skulle minska. Detta leder till långsammare subduktion, vilket kan göra det möjligt för berg att växa vid plattgränser eftersom kraften från de två plattorna som springer in i varandra orsakar höjning. I tur och ordning, erosion av dessa berg av vinden, vatten och andra krafter kan producera fler sediment som matas tillbaka in i subduktionszonen och starta om cykeln genom att öka subduktionshastigheten.

"Återkopplingsmekanismerna tjänar till att reglera subduktionshastigheter så att de inte "springer iväg" med extremt snabba hastigheter, sa Behr.

Behr och Beckers nya modell erbjuder också en övertygande förklaring till variationer i plåthastighet, som Indiens dramatiska acceleration norrut för cirka 70 miljoner år sedan. Författarna föreslår att när Indien rörde sig genom ekvatorialhavet myllrande av liv, ett överflöd av sedimentärt berg som bildas av organiskt material som sedimenterar på havsbotten skapade en smörjande effekt i den subducerande plattan. Indiens marsch norrut accelererade från ståtliga 5 centimeter per år (cirka 2 tum) till iögonfallande 16 centimeter per år (cirka 6 tum). När kontinenten accelererade minskade mängden sediment som subducerades och Indien saktades av innan det slutligen kolliderade med Asien.

Behr och Becker föreslår att dessa återkopplingsmekanismer skulle ha varit väldigt annorlunda i den tidiga jorden innan kontinenterna bildades och livets uppkomst. Även om deras modell inte undersöker ursprunget till dessa återkopplingsmekanismer, den väcker övertygande frågor om samspelet mellan kontinental rörelse och livet på jorden.

"Vad som blir tydligt är att den geologiska historien för den inkommande plattan spelar roll, sa Becker, som också innehar Shell Distinguished Chair i geofysik vid UT. "Vi måste studera mer i detalj hur dessa möjliga feedbackprocesser kan fungera."