Επιστήμονες ανακάλυψαν έναν «γεωλογικό καρδιακό παλμό» που δημιουργεί έναν νέο ωκεανό

Βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης, στο στρώμα της που ονομάζεται μανδύας, συσσωρεύεται θερμότητα και παλμοί, προκαλώντας την αργή ανύψωση των πετρωμάτων προς τον φλοιό. Η κίνηση αυτή, είναι γνωστή ως ανύψωση του μανδύα, ο οποίος παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό ηφαιστείων, στη διάσπαση των ηπείρων και ακόμη και στη δημιουργία νέων ωκεάνιων λεκανών.

Στην Ανατολική Αφρική, το «Τρίγωνο Αφάρ», είναι γνωστό στους γεωλόγους επειδή είναι ένα από τα λίγα μέρη στον πλανήτη, όπου συναντώνται τρεις αποκλίνουσες τεκτονικές πλάκες: Το Κύριο Ρήγμα της Αιθιοπίας, το Ρήγμα της Ερυθράς Θάλασσας και το Ρήγμα του Άντεν.

Οι επιστήμονες υποψιάζονταν εδώ και καιρό την παρουσία μιας τέτοιας ανύψωσης. Ωστόσο, το ακριβές σχήμα της, η σύνθεσή της και ο τρόπος που αλληλοεπιδρά με τις κινούμενες πλάκες πάνω της παρέμεναν ασαφή.

Ενώ η ηφαιστειακή δραστηριότητα της περιοχής και οι συχνοί σεισμοί υποδήλωναν εδώ και καιρό ένα θερμό μανδυακό πυλώνα που αναδύεται από βαθιά στρώματα της Γης, νέα έρευνα προσφέρει πιο σαφή στοιχεία για τη δομή και τη συμπεριφορά του.

Για να μάθουν περισσότερα, οι ερευνητές υπό την καθοδήγηση του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον συνέλεξαν δείγματα λάβας από περισσότερα από 130 σχετικά νεαρά ηφαίστεια από όλη την περιοχή.

Αναλύοντας τη χημεία αυτών των πετρωμάτων και συνδυάζοντας τα ευρήματά τους με υπάρχοντα γεωλογικά δεδομένα, ανακάλυψαν ότι η ανύψωση κάτω από την περιοχή Αφάρ δεν είναι απλή ή ομοιογενής. Είναι ασύμμετρη και αποτελείται από λοφία και διάφορους τύπους θερμού υλικού του μανδύα – σχεδόν σαν ένα μωσαϊκό, αντί για μια ενιαία ροή.

Η Emma Watts, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, ξεκίνησε το έργο στο Σαουθάμπτον και πλέον διεξάγει έρευνα στο Πανεπιστήμιο Σουόνσι.

Στα σημεία όπου, ο φλοιός της Γης απομακρύνεται γρήγορα – όπως το Ρήγμα της Ερυθράς Θάλασσας (κομμάτι της Μεγάλης Ρηξιγενούς Κοιλαδας), η ροή του μανδύα είναι πιο γρήγορη και πιο εστιασμένη. Σε πιο αργά κινούμενες περιοχές, οι ανυψώσεις διαδίδονται πιο σταδιακά.
Τα ρήγματα κατά μήκος του Αφάρ και η ανύψωση του μανδύα που κατευθύνεται από το ρήγμα. Οι γραμμές τομής X–Y–Z είναι αυτές που εμφανίζονται στον πίνακα c.
Εμφανίζονται και επισημαίνονται τα ηφαιστειακά τμήματα. β, Η ανύψωση του Αφάρ με τις διαστάσεις της κατευθυνόμενης ροής κατά μήκος των τριών ρηγμάτων (διακεκομμένες γραμμές). γ, Διατομές κατά μήκος του RSR (γραμμή τομής X–Y) και του MER (Y–Z) που δείχνουν την κατανομή των χημικών ανωμαλιών στην ανύψωση και πώς αυτές συνδέονται με τις ομάδες που εμφανίζονται στην Εικόνα 5.

Τα βάθη των διακριτών χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένων των ορίων λιθόσφαιρας–ασθενόσφαιρας (LAB), δεν εμφανίζονται σε κλίμακα. Φωτογραφία: Nature Geoscience

«Ανακαλύψαμε πως, ο μανδύας κάτω από το Αφάρ, δεν είναι ομοιόμορφος, ούτε στάσιμος – χτυπάει ρυθμικά και οι παλμοί του φέρουν διακριτά χημικά χαρακτηριστικά», είπε. «Οι ανυψούμενοι παλμοί του μερικώς λιωμένου μανδύα, καθοδηγούνται από τις πλάκες του ρήγματος που βρίσκονται από πάνω».

«Οι πλάκες αυτές διατείνονται και λεπταίνουν, το θερμό υλικό κυλά ευκολότερα προς τα πάνω, αποδυναμώνοντας περαιτέρω τον φλοιό και επιταχύνοντας τη γέννηση μιας νέας ωκεάνιας λεκάνης».

Ο μανδύας χτυπά όπως μια καρδιά

Ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο Tom Gernon, καθηγητής στο Σαουθάμπτον, συγκρίνει τις χημικές λωρίδες με τον καρδιακό ρυθμό. «Οι χημικές λωρίδες, υποδηλώνουν πως το λοφίο χτυπά, όπως η καρδιά», είπε ο Gernon. «Οι παλμοί αυτοί, φαίνεται να έχουν διαφορετική συμπεριφορά, ανάλογα με το πάχος της πλάκας και τον ρυθμό με τον οποίον αποκολλάται».

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχει το πώς αυτή η ανύψωση συμπεριφέρεται διαφορετικά ανάλογα με το τι συμβαίνει από πάνω της. Σε περιοχές όπου ο φλοιός της Γης διαλύεται γρήγορα – όπως το Ρήγμα της Ερυθράς Θάλασσας – η ροή του μανδύα είναι ταχύτερη και πιο εστιασμένη. Σε περιοχές με πιο αργή κίνηση, η ανύψωση εξαπλώνεται πιο σταδιακά.

Τεκτονικές πλάκες κατευθύνουν τη ροή του μανδύα

Συνδέοντας τη χημεία του μανδύα με τη δυναμική των τεκτονικών πλακών, η μελέτη αναδιαμορφώνει τον τρόπο σκέψης για τα ρήγματα των ηπείρων.

«Διαπιστώσαμε ότι η εξέλιξη των βαθιών ανυψώσεων του μανδύα συνδέεται άμεσα με την κίνηση των πλακών από πάνω», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Derek Keir, που σχετίζεται με τα Πανεπιστήμια του Σαουθάμπτον και της Φλωρεντίας.

Αυτή η σύνδεση, προσθέτει, επηρεάζει «την ηφαιστειακή δραστηριότητα στην επιφάνεια, τη σεισμική δραστηριότητα και τη διαδικασία διάσπασης των ηπείρων».

Το λοφίο που παρατηρούμε, διαβρώνει τη λιθόσφαιρα -το σκληρό εξωτερικό περίβλημα της Γης- από κάτω, μειώνοντάς την έως και 15 χιλιόμετρα σε ορισμένα σημεία. Όταν συνδυάζεται με την διάταση λόγω της κίνησης των πλακών, αυτή η λέπτυνση, προκαλεί περιοδικά ηφαιστειακά επεισόδια.

Ροές λάβας καλύπτουν εκτεταμένες περιοχές της Αιθιοπίας, ενώ σεισμικές ομάδες σηματοδοτούν σημεία όπου σχηματίζεται νέος φλοιός. Τελικά, όπως λένε οι ερευνητές, το θαλασσινό νερό θα πλημμυρίσει την περιοχή.

Το Κέρας της Αφρικής θα αποκοπεί από την ηπειρωτική χώρα, όπως ο Ατλαντικός χώρισε την Ευρώπη από τη Βόρεια Αμερική.

Μια διαδοχή ηφαιστειακών αποθέσεων στο ηφαίστειο Boset, στο Κύριο Ρήγμα της Αιθιοπίας. Φωτογραφία: Prof Thomas Gernon, University of Southampton

Προβλέποντας τις βαθιές δυνάμεις της Γης

Η κατανόηση του ρυθμού του θύλακα Afar, επομένως, έχει συνέπειες που υπερβαίνουν τη γεωλογία της περιοχής.

Μεγάλες πυριγενείς επαρχίες, όπως η Βόρεια Ατλαντική Πυριγενής Περιοχή (NAIP), διαμόρφωσαν το «Μονοπάτι του Γίγαντα» στη Βόρεια Ιρλανδία πριν από 60 εκατομμύρια χρόνια. Οι επιστήμονες τις θεωρούν υπεύθυνες για κλιματικές αναταράξεις λόγω των τεράστιων ποσοτήτων CO2 και SO2 που εκλύουν. Κάποιες ίσως ακόμη προκάλεσαν μαζικές εξαφανίσεις ειδών.

Η κατανόηση του ρυθμού του ρήγματος Αφάρ, έχει επιπτώσεις που υπερβαίνουν τη γεωλογία της περιοχής. «Ο χτύπος της καρδιάς» του μανδύα σε οποιοδήποτε άλλο μέρος, θα μπορούσε να εξηγήσει τις ηφαιστειακές εκρήξεις του παρελθόντος και τις ξαφνικές περιβαλλοντικές αλλαγές στην ιστορία της Γης.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να χαρτογραφήσουν τη ροή του μανδύα κάτω από τις λεπτές πλάκες και την κατεύθυνση των ηφαιστειακών σχισμών σε μελλοντικές έρευνες.

«Η εργασία δείχνει πως οι ανυψώσεις στον βαθύ φλοιό, ρέουν κάτω από τη βάση των τεκτονικών πλακών και συμβάλλουν στη συγκέντρωση της ηφαιστειακής δραστηριότητας εκεί όπου οι πλάκες είναι πιο λεπτές», εξήγησε ο Keir.

«Η επακόλουθη μελέτη, θα εστιάσει στην κατανόηση του τρόπου και του ρυθμού με τον οποίο πραγματοποιείται η ροή του μανδύα, κάτω από τις πλάκες».

Λύνοντας το παζλ στα βάθη της Γης

«Η συνεργασία με ερευνητές διαφορετικών ειδικοτήτων και ινστιτούτων, όπως συνέβη στο έργο αυτό, είναι καθοριστικής σημασίας για να αποκαλύψουμε τις διεργασίες που συντελούνται κάτω από την επιφάνεια της Γης και να τις συνδέσουμε με τη σύγχρονη ηφαιστειακή δραστηριότητα», κατέληξε η Watts.

«Χωρίς την αξιοποίηση διαφόρων τεχνικών, είναι δύσκολο να δούμε τη συνολική εικόνα, όπως το να λύσουμε το παζλ όταν δεν έχουμε όλα τα κομμάτια».

Εν ολίγοις, η έρευνα δείχνει πως οι ανυψώσεις του μανδύα, δεν είναι απλώς βαθιά χαρακτηριστικά της Γης που ενεργούν απομονωμένα. Διαμορφώνονται και καθοδηγούνται από την κίνηση των τεκτονικών πλακών στην επιφάνεια, δημιουργώντας μια δυναμική σύνδεση ανάμεσα στη βαθιά Γη και στον κόσμο όπου ζούμε.

Προς το παρόν, οι επιστήμονες μπορούν τουλάχιστον ν’ ακούσουν τους παλμούς του φλοιού κάτω από την Αιθιοπία – ένα ρυθμικό σινιάλο των δυνάμεων που επενεργούν κάτω από την επιφάνεια της Γης, διαλύει την γιγάντια ήπειρο και σκιαγραφεί τα όρια ενός αγέννητου, ακόμη, ωκεανού.