Тектонічний таймлапс - мільярд років історії Землі за 40 секунд

 

Тектонічний таймлапс за 40 секунд — це візуалізація руху літосферних плит Землі за останній мільярд років, де один кадр або секунда відео охоплює десятки мільйонів років геологічної історії.

Головні події, які можна побачити за 40 секунд:

• 0:00 – 0:10 (1 млрд – 750 млн років тому): Родінія. На початку відео всі материки зібрані в один суперконтинент Родінія. Потім він починає розпадатися на частини, які швидко розлітаються в різні боки.
• 0:10 – 0:20 (750 млн – 300 млн років тому): Блукаючі уламки. Уламки суші хаотично рухаються океаном. Північна Америка, Європа та Азія поступово зближуються, формуючи обриси майбутніх північних материків.
• 0:20 – 0:25 (300 млн – 200 млн років тому): Пангея. Усі материки знову злітаються докупи, утворюючи гігантський суперконтинент Пангею, оточений єдиним океаном Панталасса. Це епоха появи перших динозаврів.
• 0:25 – 0:35 (200 млн – 30 млн років тому): Сучасний розкол. Пангея тріскається. На відео чітко видно, як Південна Америка «відривається» від Африки, утворюючи Атлантичний океан. Індія на шаленій швидкості мчить на північ через увесь океан і врізається в Азію, «видавлюючи» вгору Гімалаї.
• 0:35 – 0:40 (30 млн років тому – Сьогодення): Знайомий світ. Материки займають свої звичні місця. В останню секунду з'являється людство, чия історія на цьому таймлапсі триває менше за спалах одного пікселя.

Вчені з’ясували траєкторію руху материків завдяки поєднанню методів кількох наук. Головну роль у цьому відіграють «записи» у прадавніх скелях.

1. Палеомагнетизм (Природний компас Землі)

Це головний інструмент для реконструкції минулого.

• Коли магма остигає та перетворюється на тверду породу, залізовмісні мінерали (наприклад, магнетит) вишикуються вздовж магнітних ліній Землі.
• Вони застигають у такому положенні назавжди, фіксуючи магнітну північ та широту, на якій перебував материк у момент утворення цієї породи.
• Вимірюючи кут цього «застиглого компаса» у стародавніх скелях різного віку, вчені вираховують, як материк рухався відносно полюсів.

2. Геологічні «пазли» та скам'янілості

Материки з'єднують між собою за принципом мозаїки:

• Збіг гірських хребтів: Гірські породи на східному узбережжі Південної Америки ідентичні за віком та складом породам на західному узбережжі Африки. Вони утворилися як один ланцюг, що потім розірвався.
• Сліди льодовиків: На сухих і теплих зараз територіях (Індія, Африка) знаходять сліди прадавніх льодовиків віком 300 млн років. Це доводить, що раніше ці шматки суші знаходилися біля Південного полюса.
• Однакова флора і фауна: Рештки однакових прісноводних рептилій та рослин, які не могли перепливти океан, знаходять на різних континентах, що підтверджує їхнє колишнє з'єднання.

3. Радіоізотопне датування

Щоб дізнатися, до якого саме часу належить той чи інший «магнітний запис» або скеля, вчені використовують ураново-свинцевий або калій-аргоновий методи. Аналіз розпаду радіоактивних елементів у мінералах (наприклад, у цирконі) дозволяє визначити точний вік породи з похибкою всього у кілька мільйонів років.

Головним «двигуном» літосферних плит є внутрішнє тепло Землі. Величезні кам'яні плити товщиною до 100 км не просто плавають самі по собі — їх рухають потужні процеси, які відбуваються глибоко під ними, у мантії планети.

Цей процес забезпечують три основні сили:

1. Мантійна конвекція (Головний кругообіг)

Це процес, схожий на кипіння супу в каструлі.

• Радіоактивний розпад елементів у ядрі Землі створює колосальну температуру.
• Гаряча магма з глибин мантії стає легшою і повільно піднімається вгору, до земної кори.
• Біля поверхні вона остигає, стає важчою і знову опускається вниз.
• Ці кругові потоки (конвекційні комірки) працюють як гігантська конвеєрна стрічка, яка тягне за собою літосферні плити, що лежать зверху.

2. Затягування плити, або «Слаб-пул» (Slab Pull)

Це найпотужніша гравітаційна сила, яка діє в зонах субдукції (там, де плити зіштовхуються).

• Коли важка океанічна плита врізається в легшу материкову, вона починає занурюватися під неї — йти вниз, у мантію.
• Оскільки край плити холодний і дуже щільний, під дією сили тяжіння він починає швидко тонути.
• Цей тонучий край працює як важкий якір: він буквально тягне за собою всю решту плити, яка ще знаходиться на поверхні.

3. Відштовхування хребтів (Ridge Push)

Ця сила діє на протилежному кінці плити — там, де вони розходяться (наприклад, посеред Атлантичного океану).

• У тріщини між плитами піднімається гаряча магма, яка застигає і формує з серединно-океанічних хребтів нову кору.
• Ці хребти дуже високі та гарячі. Під дією сили тяжіння нова, піднята вгору порода починає ковзати вниз по схилу хребта.
• Цей рух створює бічний тиск, який відштовхує плити в різні боки від місця розлому.

Наступний суперконтинент: Пангея Ультима (через 250 млн років)

Через 250 мільйонів років літосферні плити знову об'єднають усю сушу в один гігантський суперконтинент — Пангею Ультима (або Пангею Проксіма), а коли надра планети остаточно охолонуть, Земля геологічно «помре» і перетвориться на мертву пустелю, схожу на Марс.

Рух континентів є циклічним, і комп'ютерне моделювання показує наступний сценарій його розвитку:

·        Зникнення океанів: Атлантичний та Індійський океани повністю закриються. Америка рушить назад на схід і зіштовхнеться з Африкою та Євразією.

·        Вигляд суперконтиненту: Суша утворить єдиний масив, переважно розташований уздовж екватора. У самому центрі цього суперконтиненту залишиться невелике затиснуте внутрішнє море — залишок колишніх океанів.

·        Нова карта світу: Африка вріжеться в Європу, на місці Середземного моря виростуть гори, вищі за Гімалаї. Австралія та Антарктида попливуть на північ та з'єднаються з Азією.

·        Пекельний клімат: За прогнозами вчених, Пангея Ультима стане майже непридатною для життя ссавців. Зіткнення континентів спровокує масові виверження вулканів, які викинуть в атмосферу величезну кількість CO2. Через це, а також через природне старіння та нагрівання Сонця, температура в центрі суперконтиненту сягатиме +60 +70°C, перетворюючи його на суцільну пустелю.

Що станеться, коли надра Землі остаточно остигнуть?

Через кілька мільярдів років радіоактивні елементи всередині Землі розпадуться, мантійна конвекція зупиниться, і планета втратить своє внутрішнє тепло. Це призведе до глобальної катастрофи:

1.     Зупинка тектоніки: Літосферні плити назавжди замруть у своєму останньому положенні. Гори більше не будуть підніматися.

2.     Смерть магнітного поля: Зовнішнє рідке ядро Землі застигне. Без його обертання зникне геомагнітне поле (магнітосфера), яка захищає планету від смертоносної сонячної радіації.

3.     Втрата атмосфери та води: Сонячний вітер, не зустрічаючи опору магнітного поля, почне буквально здувати атмосферу Землі в космос, як це колись відбулося з Марсом. Слідом за атмосферою випаруються та полетять у космос океани.

4.     Космічна ерозія: Без вулканів і тектоніки, які оновлюють поверхню, вітер і рідкісні космічні удари за мільйони років згладять усі існуючі гори. Земля перетвориться на ідеально рівну, холодну, суху та випалену радіацією кам'яну кулю.

Як змінювалася Земля за 100 млн років на найдетальнішій карті

 

Дослідники створили детальну геологічну модель зміни земної поверхні.

Група дослідників розробила найдетальнішу на сьогодні модель геологічних змін на Землі. Використовуючи структуру, що включає геодинаміку, тектонічні та кліматичні сили з поверхневими процесами, вчені побудували динамічну модель, яка показує зміни з роздільною здатністю до 10 км і кадрами по мільйону років.

Моделювання зміна Землі. Відео: University of Sydney

Дослідження вперше з такою високою точністю показує, як сформувалися сучасні геофізичні ландшафти і як змінювався вигляд Землі за мільйони років. Крім того, моделювання вперше враховує, як мінеральні відкладення, сформовані на поверхні материків, за допомогою вітру і річок несуться в океан і впливають на подальші процеси.

Вчені створили модель Global Scalable Paleo Landscape Evolution (скорочено goSPL). Вона охоплює динаміку атмосфери, гідросфери, тектонічних плит і мантії планети. Для дослідження goSPL поєднується з моделями минулого глобального клімату та реконструкціями історичної тектоніки плит. Кілька сотень комп’ютерних процесорів розрахували зміну Землі за останні 100 мільйонів років.

Моделювання ерозії. Відео: University of Sydney

Дослідники вважають, що нова модель дозволить вченим перевірити різні теорії щодо того, як поверхня Землі буде реагувати на зміну клімату і тектонічні сили, крім того, вона допоможе прогнозувати можливі майбутні зміни. Переоцінка вплив перенесення порід в океан допоможе краще датувати скам’янілі відкладення минулих епох.

https://bitly.ws/3fsPx

Про що мовчать давні ріки льодовикового періоду на дні Північного моря

 

Зараз древні долини тунелів сховані під шарами мулу Північного моря, але їхні обриси видно завдяки сейсмічним даним

Вчені виявили дивовижні ландшафти льодовикової ери на дні Північного моря.

Ці глибокі канали, які можуть досягати кілька кілометрів у ширину, відомі також як "долини тунелів", утворили швидкі річки, які текли під давніми льодовиками Північної Європи багато тисяч років тому.

Зараз всі вони вкриті донним мулом Північного моря.

Чому вчені вивчають ці доісторичні пейзажі за допомогою детальних 3D-мап, пише кореспондент BBC з питань науки Джонатан Амос.

Навіщо

Дослідники кажуть, що колишні ріки льодовикової ери можуть розповісти про те, як танутимуть сучасні льодовики, зокрема в Гренландії.

Адже вони також виникли у період великого танення.

"Ці долини тунелів утворилися під час агонії льодовика в умовах дуже теплого клімату", - пояснює Джеймс Кіркхем з Британської антарктичної місії (BAS) та Кембридзського університету.

"А це робить їх прекрасним аналогом того, якою буде Гренландія чи навіть Антарктида у майбутньому, може, за сто років", - говорить вчений у розмові з BBC News.

Поверхневі талі води стікають в отвір до основи льодовика Гренландії

Зараз у Гренландії влітку утворюється багато величезних озер талої води на поверхні льодовиків.

Поступово ця вода пробиває собі шлях вниз до основи льодовика, а далі розтікається й потрапляє в океан.

При цьому вода змащує льодовик знизу, чим прискорює його рух.

Вчені намагалися вивчити процеси під льодовиками за допомогою сенсорів різних типів.

NASA навіть використала для цього цілу армаду жовтих гумових качечок в експерименті, чи зможуть іграшки пройти через гренландські підльодові ріки (їх намагалися знайти вже в океані).

Джеймс Кіркхем з колегами вивчає древні долини тунелів трохи іншим способом, що дозволяє дослідити їх дуже детально.

Результати їхньої праці опублікував журнал Geology.

У Пвнічному морі залишилися десятки долин, які утворилися під час танення льодовиків у Північній Європі тисячі років тому - той процес багато в чому нагадує нинішню ситуацію. Також на малюнку можна побачити, яким був льодовик 21 тисячу років тому

Що знайшли на дні Північного моря

Вчені використовують техніку для сейсморозвідки зі звуковими хвилями.

Зазвичай її залучають, щоб отримати картину осадів на морському дні - це дозволяє зрозуміти, чи можна там розмістити нафтову або газову інфраструктуру.

Але для вчених ці самі дані можуть багато чого розповісти про льодовикову історію Північного моря.

За останні 800 тис. років на Північну Європу періодично насувався товстий лід у холодні періоди, що змінялося масштабним таненням, коли температури знову зростали.

Тала вода прорізала долини тунелів під час дуже теплих фаз цих змін.

Команда Джеймса Кіркхема описує складну мережу каналів і підвищень, які свого часу утворили підльодові річки та рух льоду зверху них.

Приклади "ескерів" - видовжених валів з осадів, які утворили ріки під льодовиком. Перший - у Північному морі, другий - на Шпіцбергені

Серед цих форм рельєфу є і так звані "ескери" або "ози" - витягнуті звивисті вали, утворені відкладами цих річок (піском, валунами, галькою, гравієм) у тріщинах під льодовиком, який швидко рухався та раптово зупинився.

А також тут є "викопні айсберги", які називають "золлі".

Вони утворилися, коли від відступаючого льодовика відколювалися шматки криги, які застрягали в грязюці. Далі вони розтавали і на їхньому утворювалися пустоти, які пізніше заповнювалися осадами, що вже відрізнялися від навколишньої місцевості.

"Ці закономірності, які ми бачимо завдяки сейсморозвідці, показують нам, що робили підльодовикові річки протягом багатьох років, навіть століть, протягом яких льодовик відступав", - пояснює співавторка дослідження докторка Келлі Хоган з BAS.

"Це також показує, як поводився лід на поверхні. Ми бачимо, де він рухався швидко, а де просто застряг і розтанув", - каже вчена BBC News.

Сині озера талої води на поверхні Гренландії влітку

"Це, власне, вся інформація, яка нам потрібна для того, щоб створити правильні моделі сучасних льодовиків і зрозуміти, як можуть виглядати Гренландія та Антарктида у майбутньому", - додає вона.

Нещодавнє дослідження Міжурядової групи експертів з питань змін клімату при ООН (IPCC) прогнозує постійне танення поверхні льодовиків у Гренландії через підвищення температур протягом цього століття.

А це збільшуватиме потік талої води у підльодовикову "водопровідну систему", яка нагадує давні долини тунелів в осадах Північного моря.

В Антарктиді ситуація трохи інша. Там крига тане більше через вторгнення теплих океанічних вод під край льодовиків.

Хоча і там є явище танення льодовиків на поверхні через підвищення температур, але це менш впливовий фактор.

https://bbc.in/3lk5xkQ