Fakta om Pangea, forntida superkontinent

För cirka 300 miljoner år sedan hade jorden inte sju kontinenter, utan istället en massiv superkontinent som heter Pangea, som var omgiven av ett enda hav som heter Panthalassa.

Förklaringen till Pangaeas bildning inledde den moderna teorin om plattaktonik, som säger att jordens yttre skal är uppdelad i flera plattor som glider över jordens steniga skal, manteln.

Under planets 3,5 miljarder-åriga historia har flera superkontinenter bildats och brutits upp, ett resultat av kärning och cirkulation i jordens mantel, som utgör större delen av planetens volym. Denna uppdelning och bildning av superkontinenter har dramatiskt förändrat planetens historia.

"Detta är vad som har drivit hela utvecklingen av planeten genom tiden. Det här är den största bakslaget av planeten," sade Brendan Murphy, en geologiprofessor vid St. Francis Xavier University, i Antigonish, Nova Scotia.

Historia

För mer än ett sekel sedan föreslog forskaren Alfred Wegener föreställningen om ett forntida superkontinent, som han kallade Pangea (ibland stavat Pangea), efter att ha sammanställt flera rader med bevis.

Det första och mest uppenbara var att "kontinenterna passar ihop som en tunga och spår", något som var ganska märkbart på någon exakt karta, sade Murphy. Ett annat bevis på att jordens kontinenter alla var en landmassa kommer från den geologiska posten. Koluppsättningar som finns i Pennsylvania har en liknande sammansättning som de som spänner över hela Polen, Storbritannien och Tyskland från samma tidsperiod. Det indikerar att Nordamerika och Europa en gång måste ha varit en enda landmassa. Och orienteringen av magnetiska mineraler i geologiska sediment avslöjar hur jordens magnetiska poler migrerade under geologisk tid, sade Murphy.

I fossilregistret finns identiska växter, till exempel den utrotade fröbryn glossopteris, finns på nu mycket olika kontinent. Och bergskedjor som nu ligger på olika kontinenter, som Appalachians i USA och Atlasbergen i Marocko, var alla en del av Central Pangea-bergen, bildade genom kollisionen mellan superkontinenterna Gondwana och Laurussia.

Pangea bildades genom en gradvis process som sträcker sig över några hundra miljoner år. Från cirka 480 miljoner år sedan slogs en kontinent som heter Laurentia, som inkluderar delar av Nordamerika, samman med flera andra mikrokontinenter för att bilda Euramerica. Euramerica kolliderade så småningom med Gondwana, en annan superkontinent som inkluderade Afrika, Australien, Sydamerika och det indiska subkontinentet.

För cirka 200 miljoner år sedan började superkontinenten att bryta upp. Gondwana (det som nu är Afrika, Sydamerika, Antarktis, Indien och Australien) delades först från Laurasia (Eurasien och Nordamerika). Sedan för cirka 150 miljoner år sedan bröt Gondwana upp. Indien skalade från Antarktis, och Afrika och Sydamerika sprängdes enligt en artikel från 1970 i Journal of Geophysical Research. För cirka 60 miljoner år sedan delades Nordamerika från Eurasien.

Liv och klimat

Att ha en massiv landmassa skulle ha gjort för mycket olika klimatcykler. Till exempel kan det inre av kontinenten ha varit helt torrt, eftersom det var låst bakom massiva bergskedjor som blockerade all fukt eller nederbörd, sade Murphy.

Men kolavlagringarna som finns i USA och Europa avslöjar att delar av det antika superkontinentet nära ekvatorn måste ha varit en frodig, tropisk regnskog, liknande den amasoniska djungeln, sade Murphy. (Kol bildas när döda växter och djur sjunker i träskvatten, där tryck och vatten förvandlar materialet till torv, sedan kol.)

"Koluppsättningarna säger i huvudsak att det fanns ett gott liv på land," berättade Murphy .

Klimatmodeller bekräftar att det kontinentala inre av Pangea var extremt säsongsbetonat, enligt en 2016-artikel i tidskriften Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Forskarna i denna studie använde biologiska och fysiska data från Moradi-formationen, en region med skiktade paleosoler (fossila jordar) i norra Niger, för att rekonstruera ekosystemet och klimatet under den period då Pangea fanns. Jämfört med den moderna afrikanska Namiböknen och Lake Eyre Basin i Australien var klimatet generellt torrt med korta, återkommande våta perioder som ibland inkluderade katastrofala blixtfloder.

Pangea fanns i 100 miljoner år, och under den tidsperioden blomstrade flera djur, inklusive Traversodontidae, en familj av växtätande djur som inkluderar förfäder till däggdjur.

Under Permian-perioden blomstrade insekter som skalbaggar och trollsländor. Men existensen av Pangea överlappade med den värsta massutrotningen i historien, Permian-Triassic (P-TR) utrotningshändelsen. Även kallad Great Dying, det inträffade för cirka 252 miljoner år sedan och fick de flesta arter på jorden att utrotas. I den tidiga triasperioden ökade arkosaurier, en grupp djur som så småningom gav upphov till krokodiler och fåglar och en mängd reptiler. Och för ungefär 230 miljoner år sedan uppstod några av de tidigaste dinosaurierna på Pangea, inklusive theropoder, till stor del köttätande dinosaurier som mest hade luftfyllda ben och fjädrar som liknar fåglar.

Cykla i historien

Den nuvarande konfigurationen av kontinenter är sannolikt inte den sista. Superkontinenter har bildats flera gånger i jordens historia, bara för att delas upp i nya kontinenter. Just nu faller Australien till exempel mot Asien, och den östra delen av Afrika skalar långsamt bort från resten av kontinenten.

Geologer har märkt att det finns en kvasregelbunden cykel där superkontinenter bildas och bryts upp var 300 till 400 miljoner år, men exakt varför är ett mysterium, sade Murphy. Men de flesta forskare tror att den superkontinentala cykeln till stor del drivs av cirkulationsdynamiken i manteln, enligt en artikel från 2010 i Journal of Geodynamics.

Utöver det blir detaljerna luddiga. Medan värmen som bildas i manteln troligen kommer från det radioaktiva förfallet av instabila element, såsom uran, är forskare inte överens om det finns minifickor med värmeflöde i manteln, eller om hela skalet är en stor värmetransportör bälte, sa Murphy.

Nuvarande forskning

Forskare har skapat matematiska 3D-simuleringar för att bättre förstå mekanismerna bakom kontinental rörelse. I en artikel 2017 i Geoscience Frontiers förklarar forskarna Masaki Yoshida och M. Santhosh hur de producerade simuleringar av storskaliga kontinentala rörelser sedan uppdelningen av Pangea för 200 miljoner år sedan. Modellerna visar hur tektoniska rörelser och mantelkonvektionskrafter arbetade tillsammans för att bryta isär och flytta stora landmassor. Till exempel isolerade Pangaeas stora massa manteln under och orsakade mantelflöden som utlöste superkontinterns första uppbrott. Radioaktivt förfall av den övre manteln höjde också temperaturen, vilket orsakade uppåtgående mantelflöden som bröt av det indiska subkontinentet och initierade dess nordliga rörelse.

Yoshida och Santos skapade ytterligare geologiska modeller för att förutsäga mantelkonvektion och kontinentala rörelsemönster 250 miljoner år i framtiden. Dessa modeller tyder på att Stilla havet under miljoner år kommer att stängas när Australien, Nordamerika, Afrika och Eurasien samlas på norra halvklotet. Så småningom kommer dessa kontinenter att smälta samman och bilda en superkontinent som kallas "Amasia." De två återstående kontinenterna, Antarktis och Sydamerika, förutspås förbli relativt orörliga och separata från den nya superkontinenten.

Ytterligare rapportering av Carol Stoll, bidragsgivare

Ytterligare resurser

• ClassZone: Animering av uppdelningen av Pangea
• U.S. Geological Survey: This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics
• Cornell University: Flytta kontinenterna! Interaktivt pussel