Νέα έρευνα ενισχύει τη σχέση μεταξύ των παγετώνων και της περίπλοκης «Μεγάλης αναντιστοιχίας» της Γης

Η κίνηση του πάγου φαίνεται να είναι υπεύθυνη για τη διάβρωση των αρχαίων πετρωμάτων σε όλο τον πλανήτη.

Νέα έρευνα παρέχει πρόσθετες ενδείξεις ότι πέτρες που αντιπροσωπεύουν έως και ένα δισεκατομμύριο χρόνια γεωλογικού χρόνου λαξεύτηκαν από αρχαίους παγετώνες κατά τη διάρκεια της περιόδου της «επίγειας χιονόμπαλας» του πλανήτη, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Η έρευνα παρουσιάζει τα τελευταία ευρήματα σε μια συζήτηση σχετικά με την αιτία της «μεγάλης κακής ευθυγράμμισης» της Γης – ένα χρονικό κενό στο γεωλογικό αρχείο που σχετίζεται με τη διάβρωση πετρωμάτων πάχους έως και 3 μιλίων σε περιοχές σε όλο τον κόσμο.

«Το γεγονός ότι σε τόσα πολλά μέρη λείπουν ιζηματογενή πετρώματα από αυτή τη χρονική περίοδο ήταν ένα από τα πιο αινιγματικά χαρακτηριστικά στο ρεκόρ των βράχων», δήλωσε ο C. Brenhen Keeler, επίκουρος καθηγητής Γεωεπιστημών και ο πρώτος ερευνητής της μελέτης. «Με αυτά τα ευρήματα, το μοτίβο αρχίζει να αποκτά πιο νόημα».

Η τεράστια ποσότητα χαμένου βράχου που έγινε γνωστή ως Μεγάλη Μη Συμμόρφωση ονομάστηκε για πρώτη φορά από το Γκραντ Κάνυον στα τέλη του 19ου αιώνα. Ένα προφανές γεωλογικό χαρακτηριστικό είναι ορατό όπου στρώματα πετρωμάτων από μακρινές χρονικές περιόδους ομαδοποιούνται και συχνά εντοπίζεται εκεί όπου βράχοι με απολιθώματα βρίσκονται ακριβώς πάνω από εκείνα χωρίς απολιθώματα.

Στο Lader Canyon του Κολοράντο, βράχοι που διαφέρουν ως προς την ηλικία κατά περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια βρίσκονται μαζί σε όλη τη μεγάλη αναντιστοιχία. Πίστωση: C. Brenhen Keeler

«Αυτή ήταν μια καταπληκτική περίοδος στην ιστορία της Γης», είπε η Κάλεν ΜακΝτάνιελ, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Dartmouth και επικεφαλής συγγραφέας της ερευνητικής εργασίας. «Η Μεγάλη Αναντιστοιχία θέτει το σκηνικό για την έκρηξη της ζωής στην Κάμβρια, η οποία ήταν πάντα μπερδεμένη επειδή είναι τόσο απότομη στα απολιθώματα – οι γεωλογικές και εξελικτικές διαδικασίες είναι συνήθως σταδιακές».

Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι ερευνητές προσπάθησαν να εξηγήσουν την αιτία του χαμένου γεωλογικού χρόνου.

Τα τελευταία πέντε χρόνια, δύο αντίθετες θεωρίες έχουν τεθεί στο επίκεντρο: η μία δείχνει ότι οι βράχοι λαξεύτηκαν από αρχαίους παγετώνες κατά την περίοδο της Γης της Χιονοστιβάδας περίπου 700 έως 635 εκατομμύρια χρόνια πριν. Το άλλο επικεντρώνεται σε μια σειρά τεκτονικών γεγονότων πλακών για πολύ μεγαλύτερη περίοδο κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης και της αποσύνθεσης της ινδικής υποηπείρου Rodinia από περίπου 1 δισεκατομμύριο έως 550 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Έρευνα με επικεφαλής τον Keeler το 2019 πρότεινε για πρώτη φορά ότι η εκτεταμένη διάβρωση από στρώματα πάγου ηπειρωτικών κατά τη διάρκεια της μεσοπαγετωνικής περιόδου προκάλεσε απώλεια πετρωμάτων. Αυτό βασίστηκε σε γεωχημικούς παράγοντες που πρότειναν ότι μεγάλες ποσότητες μαζικής διάβρωσης ταιριάζουν με την περίοδο της χιονόμπαλας της Γης.

«Η νέα έρευνα επικυρώνει και επιβεβαιώνει τα αποτελέσματα της προηγούμενης μελέτης», είπε ο Keeler. “Εδώ παρέχουμε ανεξάρτητες αποδείξεις για ψύξη βράχου και μίλια εκταφής στην Κρυογενική περίοδο σε μια μεγάλη περιοχή της Βόρειας Αμερικής.”

Η μελέτη βασίζεται σε μια λεπτομερή ερμηνεία της θερμικής ιστορίας για την αξιολόγηση.

Η Brianne Keeler, επίκουρη καθηγήτρια των επιστημών της γης, αριστερά, και η Kallen McDaniel, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στις επιστήμες της γης. Credit: Eli Burakian/Dartmouth College

Η θερμική χρονολογία επιτρέπει στους ερευνητές να εκτιμήσουν τη θερμοκρασία στην οποία εκτίθενται οι ορυκτές κρύσταλλοι με την πάροδο του χρόνου καθώς και τη θέση τους στον ηπειρωτικό φλοιό εξετάζοντας μια συγκεκριμένη θερμική δομή. Αυτές οι ημερομηνίες μπορούν να παρέχουν αποδείξεις για το πότε αφαιρέθηκαν οι βράχοι που λείπουν και πότε εξορύσσονταν οι βράχοι που εκτίθενται επί του παρόντος στην επιφάνεια.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πολλαπλές μετρήσεις από προηγουμένως δημοσιευμένα θερμοβαρυμετρικά δεδομένα που ελήφθησαν σε τέσσερις τοποθεσίες της Βόρειας Αμερικής. Οι περιοχές, γνωστές ως κράτωνες, είναι τμήματα της ηπείρου που είναι χημικά και φυσικά σταθερά και όπου η τεκτονική δραστηριότητα των πλακών δεν ήταν κοινή κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Εκτελώντας προσομοιώσεις που αναζήτησαν τη χρονική τροχιά θερμοκρασίας από την οποία πέρασαν οι βράχοι, η έρευνα κατέγραψε ένα σήμα μεγάλης κλίμακας γρήγορης ψύξης μεγάλου όγκου που αντιστοιχεί σε περίπου 2-3 ​​μίλια διάβρωσης κατά τη διάρκεια των παγετώνων της Snowball Earth στο εσωτερικό της Βόρειας Αμερικής.

«Ενώ άλλες μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει τη θερμοχρονολογία για να αμφισβητήσουν την προέλευση των παγετώνων, ένα παγκόσμιο φαινόμενο όπως η Μεγάλη Διχόνοια απαιτεί παγκόσμια αξιολόγηση», είπε ο ΜακΝτάνιελ. “Ο παγετώνας είναι η απλούστερη εξήγηση για τη διάβρωση σε μια τεράστια περιοχή κατά τη διάρκεια της περιόδου της χιονόμπαλας της Γης, καθώς πιστευόταν ότι τα φύλλα πάγου κάλυπταν το μεγαλύτερο μέρος της Βόρειας Αμερικής εκείνη την εποχή και θα μπορούσαν να ήταν αποτελεσματικοί ανασκαφείς βράχου.”

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, η ανταγωνιστική θεωρία ότι η τεκτονική δραστηριότητα σμίλεψε τον χαμένο βράχο διατυπώθηκε το 2020 όταν μια ξεχωριστή ερευνητική ομάδα αμφισβήτησε εάν οι αρχαίοι παγετώνες διαβρώθηκαν αρκετά ώστε να προκαλέσουν τη μαζική απώλεια βράχου. Ενώ αυτή η έρευνα χρησιμοποίησε επίσης θερμοχρονολογία, εφάρμοσε μια εναλλακτική τεχνική μόνο σε μία τεκτονική ενεργή τοποθεσία και πρότεινε ότι η διάβρωση συνέβη πριν από τη Γη της Χιονοστιβάδας.

«Η βασική ιδέα είναι πολύ απλή: Κάτι αφαίρεσε μια μεγάλη ομάδα βράχων, με αποτέλεσμα να χάνεται πολύς χρόνος», είπε ο Keeler. «Η έρευνά μας δείχνει ότι η διάβρωση των παγετώνων και μόνο είναι υπεύθυνη σε αυτήν την κλίμακα».

Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα νέα ευρήματα βοηθούν επίσης στην εξήγηση των δεσμών μεταξύ της διάβρωσης των πετρωμάτων και της εμφάνισης πολύπλοκων οργανισμών πριν από περίπου 530 εκατομμύρια χρόνια κατά την έκρηξη της Κάμβριας. Πιστεύεται ότι η διάβρωση κατά την περίοδο της χιονόμπαλας της Γης εναπόθεσε στον ωκεανό ιζήματα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά που θα παρείχαν ένα γόνιμο περιβάλλον για τα πολύπλοκα δομικά στοιχεία της ζωής.

Η μελέτη υποδηλώνει ότι οι δύο υποθέσεις σχετικά με το πώς διαβρώνονται τα πετρώματα δεν είναι ασύμβατες – είναι πιθανό ότι τόσο η τεκτονική όσο και ο παγετώνας συνέβαλαν στη διαταραχή του παγκόσμιου συστήματος της Γης κατά τον σχηματισμό της Μεγάλης Αποσύνθεσης. Ωστόσο, φαίνεται ότι μόνο οι παγετώνες θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη διάβρωση στο κέντρο της ηπείρου, μακριά από τις τεκτονικές παρυφές.

«Τελικά όσον αφορά τη Μεγάλη Ασυμφωνία, η γενικά αποδεκτή ανακατασκευή της πιο συγκεντρωμένης τροπικής ενθυλάκωσης των ηπείρων Rodnian σε συνδυασμό με τις μοναδικές περιβαλλοντικές συνθήκες για τη φυγή της σύγχρονης ζωής, μπορεί να έχουν αποδειχθεί μια εποχή γεωλογικής ευκαιρίας στο αντίθεση με τα περισσότερα άλλα στην ιστορία της Γης», λέει η ερευνητική εργασία.

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτή είναι η πρώτη έρευνα που χρησιμοποιεί μια προσέγγιση μοντελοποίησης χρονολογίας θερμότητας για τη μελέτη μιας περιόδου που εκτείνεται πέραν του ενός δισεκατομμυρίου ετών. Στο μέλλον, η ομάδα θα επαναλάβει τη δουλειά της σε άλλες ηπείρους, όπου ελπίζει να δοκιμάσει αυτές τις υποθέσεις σχετικά με το πώς δημιουργείται και διατηρείται η Μεγάλη Ασυμφωνία.

Σύμφωνα με την ομάδα, η επίλυση των διαφορών στην έρευνα είναι κρίσιμη για την κατανόηση της πρώιμης ιστορίας της Γης και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ κλιματικών, τεκτονικών και βιογεωχημικών διεργασιών.

«Το γεγονός ότι μπορεί να υπήρξε τεκτονική διάβρωση κατά μήκος των περιθωρίων του Κράτωνα δεν αποκλείει την εμφάνιση παγετώνων», είπε ο ΜακΝτάνιελ. “Οι ασυμφωνίες είναι σύνθετα χαρακτηριστικά και η εργασία μας δείχνει ότι η κρυογονική διάβρωση συνέβαλε σημαντικά, αλλά είναι πιθανό ότι η πρώιμη και η μεταγενέστερη φθορά συμμετείχαν στο σχηματισμό της επιφάνειας μη συμμόρφωσης σε διαφορετικά σημεία. Η συνολική εξέταση θα μας πει περισσότερα.”

Παραπομπή: «Θερμικοί χρονικοί περιορισμοί για τη μεγάλη προέλευση της μη συμμόρφωσης» 25 Ιανουαρίου 2022, Διαθέσιμο εδώ. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.
DOI: 10.1073/pnas.2118682119

William Guintner του Πανεπιστημίου του Illinois στην Urbana-Champaign. Peter Zeitler από Πανεπιστήμιο Lehigh; και ο David Schuster από Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϋ Το Berkeley Center for Geosciences ενήργησε ως συν-συγγραφείς της εργασίας.