Tropiske tektoniske kollisioner kan have frigjort gammel istid


Massive tektoniske kollisioner i troperne kan have forårsaget Jordens sidste tre store isalder.

Før hver af disse isider finder ny forskning, kollisioner mellem kontinenter og øerbuer bygget lange kæder af bjerge i de tropiske breddegrader. Disse bjerge kan have sat scenen for et køleklima: Da de eroderet i havene, ville de have ændret oceanens kemi, så det kunne have absorberet mere kulstof fra atmosfæren. Fordi atmosfærisk kulstof fælder varme, betyder mindre kulstof i himlen oversættelsen til koldere temperaturer, hvilket gør det muligt at danne isplader og gletschere.

"Dette kunne give en simpel tektonisk proces, der forklarer, hvordan Jorden går ind og ud af istiden," siger studieforfatter Oliver Jagoutz, professor i geologi ved Massachusetts Institute of Technology. [Earth’s 8 Biggest Mysteries]

En kort historie med is

Under den Phanerozoic Era, der spænder over de sidste 540 millioner år, har Jorden været isfri 75 procent af tiden, selv i nord og sydpolen. Men planeten har også set tre istiden, eller istiden, hvor der i hvert fald eksisterede permanente isark. Den første var i den sene ordoviciske periode, 455 millioner til 440 millioner år siden, da den første kæbte fisk var optaget. Den anden var i Permo-karboniferøse, 335 millioner til 280 millioner år siden, alderen af ​​amfibier og mærkelige pattedyrlignende reptiler som dimetrodon. Den sidste istid er i gang. Det startede for omkring 35 millioner år siden, da de moderne Antarktis-isplader først dannede sig.

Mindre glaciale fremskridt, som istiden, der sluttede for omkring 11.700 år siden, er ikke genstand for denne undersøgelse. Korte fremskridt og tilbagetrækninger af gletscherne er opstået på grund af variationer i Jordens kredsløb, der omfordeler solens varme, fortæller Jagoutz til Live Science. Det forvirrende spørgsmål er, hvorfor Jorden har isete perioder, periode.

"Det lader til, at den klimatiske tilstand, som jorden kan lide at være i, er varmere end i dag, og disse gletsjeperioder er usædvanlige," sagde Jagoutz. "Og hvis de er usædvanlige, skal der ske noget konkret."

Jagoutz og hans kolleger mener, at "noget bestemt" er dannelsen af ​​bjergkæder i troperne.

Ved første rødme kan det virke underligt, at tropiske bjerge kan skabe en istid. Men atmosfæren, oceanerne og jorden er alle forbundet. Kontinental skorpe er høj i silikatmineraler. Når disse silikat-tunge klipper eroderer og opløses i oceanerne, gør de havvand mere alkalisk eller grundlæggende. Kuldioxid fra atmosfæren opløses let i dette alkaliske havvand. Jo mere alkaliske det er, jo mere kulstof havet kan holde.

I øjeblikket er den menneskelige anvendelse af fossile brændstoffer ud over havets evne til at holde fast på kulstof. I løbet af de sidste 200 år er havvand blevet 30 procent surere. For millioner af år siden kan enorme bjergbygningsarrangementer have gjort det modsatte, hvilket gør havet mere alkalisk. I særdeleshed ville tropiske bjerge have gjort jobbet effektivt. Troperne er våde, så erosion sker hurtigt, og klipperne presses op af tropisk tektonik er rig på let opløselig magnesium og calcium.

Idéen om, at tropisk erosion kunne have påvirket klimaet, var ikke ny, men Jagoutz og hans team var de første til at samle en database over alle de geologiske optegnelser af disse store tektoniske kollisioner og sammenligne dem med indvielsen af ​​istiden. De fandt ud af, at længden af ​​aktive kollisionsområder mellem oceaniske og kontinentale plader – kaldet "suturer" – lå over fra nul til 18.640 mil (30.000 kilometer) over Phanerozoic. Hver af de store isalder blev forfulgt af en højdepunkt i længden af ​​disse aktive kollisioner i troperne, hvor suturerne var mellem 6.214 mil og 18.640 mil (10.000 og 30.000 km) lange.

"Hver gang du havde en istid, havde du en øget suturzone længde i troperne," sagde Jagoutz.

De geologiske spor, som disse gamle kollisioner efterlader, kaldes ophiolitter, som er oceaniske vulkaniske klipper på toppen af ​​kontinentalskorpen. Forskerne så ingen af ​​disse ophiolite ekstremer i tider, hvor jorden ikke var iskold. Og det var ophiolitter i troperne, eller regioner på mindre end 20 grader bredde, der syntes at have betydning for køling af planeten.

Der er andre teorier for hvorfor Jorden har isfulde perioder, siger Jagoutz, nemlig at vulkanaktiviteten varierer og pumper mere eller mindre kulstof ind i atmosfæren. Men dataene om vulkanismens historie stemmer ikke altid overens med glaciale perioder, siger han, og vulkanteorien giver ingen god forklaring på, hvorfor istiden bør stoppe og starte. Den tektoniske forklaring gør et godt stykke arbejde: Når de kalcium- og magnesiumrige bjergkæder enten eroderer helt eller bevæger sig ud af troperne via kontinental drift, falder deres virkning på klimaet, og jorden vender tilbage til sin typiske, bølle tilstand.

Jagoutz og hans kolleger har ansøgt om et National Science Foundation til yderligere at undersøge deres teori. Uanset om det er rigtigt eller forkert, vil tropiske bjerge ikke snart redde menneskeheden fra menneskeskabte klimaændringer. Denne bjergbygningsproces sker i løbet af millioner af år, siger Jagoutz og har lidt at gøre med de slags variationer, der bestemmer, om Miami f.eks. Er beboelig eller oversvømmet af stigende hav. Nogle forskere har dog overvejet geoengineering ordninger, der ville nedbryde calcium eller magnesium-rige klipper og sprede dem i de tropiske oceaner, sagde han eller injicere kuldioxid i lignende sten.

"Folk vil bruge denne naturligt forekommende proces til at hjælpe med menneskeskabte klimaændringer,[men[dererenmasseproblemmedhanssomhvordanfårdudenneprocespåentimescaledererrelevantformennesker?«Jagoutzsagde"Determegetsvært"[but[therearealotsofissuewithhislikehowdoyougetthisprocessgoingonatimescalethatisrelevanttohumans?”Jagoutzsaid”Thatisverydifficult”

Forskningen fremgår i dag (14. marts) i tidsskriftet Science.

Oprindeligt udgivet den Live Science.