Πρωτοποριακή μελέτη ανατρέπει τις καθιερωμένες απόψεις για το σχηματισμό των βουνών

Νέα έρευνα με επικεφαλής το Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο δείχνει τις απαντήσεις στο πώς και γιατί τα βουνά είναι θαμμένα πιο βαθιά από ό,τι πιστεύαμε μέχρι τώρα.

«Η οικοδόμηση βουνού είναι μια θεμελιώδης διαδικασία για το πώς συμπεριφέρεται η Γη και αυτή η μελέτη υποδηλώνει ότι μπορεί να μην το καταλαβαίνουμε τόσο καλά όσο νομίζαμε», δήλωσε ο Sean Gallen, επικεφαλής συγγραφέας και επίκουρος καθηγητής επιστημών της γης στο California State University.

Ο Galen και η ομάδα του έχουν δημιουργήσει νέα σύνολα δεδομένων και μεθοδολογίες για τη χρήση τοπίων για την ανακατασκευή εκτεταμένων ιστοριών ορεινών κτιρίων στη νότια Ιταλία. Η μοναδική τους προσέγγιση παρήγαγε αυτό που ο Gallen ονόμασε «ανησυχητικά» αποτελέσματα.

Σε ζώνες καταβύθισης, όπως αυτή στην Καλαβρία στη νότια Ιταλία, η μία τεκτονική πλάκα βυθίζεται κάτω από την άλλη. Τα βουνά σε αυτά τα μέρη πιστεύεται ότι έχουν σχηματιστεί από τη ρυτίδωση και τη συμπύκνωση του φλοιού της γης.

Η ομάδα συνέλεξε μετρήσεις που κατέγραψαν γεωλογικά μικρές και μεγάλες χρονικές κλίμακες, από χιλιάδες χρόνια έως δεκάδες εκατομμύρια χρόνια. Όπως ο «γεωλογικός καταγραφέας» της τεκτονικής ιστορίας, το τοπίο γέμισε τα υπόλοιπα.

Άποψη της Καλαβρίας με θέα στο Τυρρηνικό Πέλαγος με θαλάσσια βεράντα στο πρώτο πλάνο (επίπεδη περιοχή). Πίστωση: Sean Gallen

«Στη νότια Ιταλία, το τοπίο είναι στην πραγματικότητα η γέφυρα μεταξύ αυτών των διαφορετικών στυλ που χρησιμοποιούμε συνήθως», είπε ο Gallen.

Τα επίπεδα, υπερυψωμένα κομμάτια τοπίου κατά μήκος του «δάχτυλου» της ιταλικής χερσονήσου αντιπροσωπεύουν μια εποχή που ο σχηματισμός του βουνού ήταν αργός και η απότομη μετατόπιση προς τα κάτω δείχνει γρήγορη επιτάχυνση. Αυτές οι ενδείξεις στο τοπίο επέτρεψαν στους ερευνητές να δημιουργήσουν μια μακροπρόθεσμη, συνεχή καταγραφή της ανύψωσης των βράχων, τη μεγαλύτερη και πληρέστερη εγγραφή στο είδος της.

«Περιμένουμε να δούμε μια συσχέτιση μεταξύ του ρυθμού με τον οποίο η μία πλάκα βυθίζεται κάτω από την άλλη πλάκα με την πάροδο του χρόνου και της ιστορίας μας στην ανύψωση των βράχων, και δεν το βλέπουμε αυτό», είπε ο Galen.

Η ρυτίδωση και η συμπύκνωση του φλοιού φαίνεται να είναι δευτερεύοντα σε μια άλλη διαδικασία στο σχηματισμό των βουνών της Καλαβρίας. Τα δεδομένα δείχνουν την κάθοδο της κάτω πλάκας μέσω του μανδύα της Γης και την αλλαγή του πεδίου ροής του μανδύα ως τον πρωταρχικό παράγοντα που ελέγχει την ανύψωση των βράχων.

Οι μεταπτυχιακοί φοιτητές του CSU λαμβάνουν δείγματα από το θεμέλιο μιας θερμοϊστοχημείας στην Καλαβρία της Ιταλίας. Από αριστερά, η Nikki Seymour, δεύτερη συγγραφέας στη μελέτη, η Joanna Edman και ο Eyal Marder. Πίστωση: Sean Gallen

«Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο τυπικός τρόπος με τον οποίο βλέπουμε την ορεινή οικοδόμηση δεν ισχύει για τη νότια Ιταλία», είπε ο Gallen. “Φαίνεται να ελέγχεται από πράγματα πολύ πιο βαθιά μέσα στο σύστημα της Γης. Αυτή η συμπεριφορά έχει παρατηρηθεί σε μοντέλα αλλά ποτέ στη φύση. Αυτή είναι η πρώτη φορά που πιστεύουμε ότι την έχουμε παρατηρήσει.”

Ο Galen προειδοποίησε ότι χρειάζονται περισσότερα δεδομένα για να επιβεβαιωθεί εάν η ερμηνεία τους είναι σωστή ή όχι, αλλά ότι υποστηρίζεται από υπάρχοντα αριθμητικά μοντέλα. Οι επιστήμονες προηγουμένως συνέδεσαν το ύψος του βουνού με τις αλληλεπιδράσεις των τεκτονικών πλακών εντός του πλαστικά ρέοντος μανδύα της Γης, αλλά αυτή η έρευνα δείχνει για πρώτη φορά ότι αυτός ο μηχανισμός είναι η κυρίαρχη δύναμη στην κατασκευή βουνών σε ζώνες βύθισης.

«Τα αρχεία που παρουσιάσαμε δείχνουν ότι τα βαθιά σήματα της Γης φαίνεται να κυριαρχούν σε αυτό που συμβαίνει στην επιφάνεια», είπε ο Galen. «Δουλεύω στη Μεσόγειο εδώ και 15 χρόνια και αυτό το εύρημα έχει αλλάξει βαθιά τον τρόπο που σκέφτομαι αυτές τις ζώνες βύθισης».

Άποψη της Καλαβρίας με θέα στο Τυρρηνικό Πέλαγος με θαλάσσια βεράντα στο πρώτο πλάνο (επίπεδη περιοχή). Πίστωση: Sean Gallen

Μετασχηματιστική και διαφανής έρευνα

Οι νέες τεχνικές που αναπτύχθηκαν για αυτή τη μελέτη προσφέρουν μια σημαντική ανακάλυψη στην κατασκευή μακροπρόθεσμων ιστοριών της ανύψωσης βράχων.

Η ομάδα δημιούργησε ένα ενοποιημένο πλαίσιο βασισμένο σε ένα σύνολο τυπικών μετρήσεων γεωμορφολογίας – θερμοχρονολογία, κοσμικά νουκλεΐδια, προφίλ ποταμών-βράχων και ένα αρχείο προηγούμενων επιπέδων της θάλασσας που βρέθηκαν σε θαλάσσιες αναβαθμίδες. Η νέα προσέγγιση πηγαίνει πιο πίσω από άλλες και χρησιμοποιεί διαφορετικά σύνολα δεδομένων για να περιορίσει τη μοντελοποίηση με μοναδικό τρόπο.

Η μέθοδος εφαρμόζεται καλύτερα σε ενεργά συστήματα, όπου τα πρόσφατα τοπία παρέχουν ενδείξεις για την ιστορία τους. Όσο πιο ενεργό ήταν ένα σύστημα στον γεωλογικό χρόνο, τόσο πιο δύσκολο είναι να ανασυνθέσουμε την ιστορία του με σιγουριά.

Ένα πρόγραμμα σπουδών αναπτύχθηκε και δημοσιεύτηκε στο DOI: 10.1038/s41561-023-01185-4