Rudolf Cole
0 
3046
869
Massiva tektoniska kollisioner i tropikerna kan ha orsakat jordens senaste tre stora istiden.
Innan varje istid byggde nya forskningsfynd, kollisioner mellan kontinenter och öbågar långa kedjor av berg i tropiska breddegrader. Dessa berg kan ha satt platsen för ett kyligt klimat: När de eroderade i havet skulle de ha förändrat havets kemi så att det kunde ha absorberat mer kol från atmosfären. Eftersom atmosfäriska kolfällor värmer, kan mindre kol i himlen översättas till kallare temperaturer, vilket gör att isark och glaciärer bildas.
"Detta kan ge en enkel tektonisk process som förklarar hur Jorden går in och ut ur glaciala perioder", sa studiens medförfattare Oliver Jagoutz, professor i geologi vid Massachusetts Institute of Technology. [Earth's 8 Biggest Mysteries]
En kort ishistoria
Under den phanerozoic era, som sträcker sig de senaste 540 miljoner åren, har jorden varit isfri 75 procent av tiden, även på nord- och sydpolen. Men planeten har också sett tre glaciala perioder, eller istiden, då åtminstone några permanenta isark fanns. Den första var i den sena ordovicianska perioden, för 455 miljoner till 440 miljoner år sedan, när den första käftade fisken var upptagen med att utvecklas. Den andra var i Permo-kolväten, för 335 miljoner till 280 miljoner år sedan, åldern på paddor och konstiga däggdjursliknande reptiler som dimetrodon. Den sista istiden pågår. Det började för ungefär 35 miljoner år sedan, när de moderna iskallarna i Antarktis först bildades.
Mindre glaciala framsteg, som istiden som slutade för cirka 11 700 år sedan, är inte ämnet för denna studie. Korta framsteg och retreat av glaciärerna har inträffat på grund av variationer i jordens omloppsbana som omfördelar solens värme, berättade Jagoutz. Den förvirrande frågan är varför Jorden har isiga perioder, period.
"Det verkar som om klimattillståndet som jorden gillar att vara i är varmare än i dag, och dessa glacieringsperioder är ovanliga," sade Jagoutz. "Och om de är ovanliga, måste det hända något specifikt."
Kollision och erosion
Jagoutz och hans kollegor tror att "något specifikt" är bildandet av bergskedjor i tropikerna.
Vid första rodnen kan det tyckas konstigt att tropiska berg kan skapa en istid. Men atmosfären, hav och land är alla sammanhängande. Kontinental skorpa innehåller mycket silikatmineraler. När dessa silikat tunga stenar eroderar och upplöses i haven, gör de havsvattnet mer alkaliskt eller grundläggande. Koldioxid från atmosfären löser sig lätt i detta alkaliska havsvatten. Ju mer alkaliskt det är, desto mer kol kan havet rymma.
För närvarande överträffar den mänskliga användningen av fossila bränslen havets förmåga att hålla fast i kol. Under de senaste 200 åren har havsvatten blivit 30 procent surare. För miljontals år sedan kan stora bergsbyggnadshändelser ha gjort motsatsen och gjort havet mer alkaliskt. I synnerhet tropiska berg skulle ha gjort jobbet effektivt. Tropikerna är våta, så erosion sker snabbt, och klipporna som skjuts upp av tropiska tektoniker är rika på lätt upplösbara magnesium och kalcium.
Tanken på att tropisk erosion kunde ha påverkat klimatet var inte ny, men Jagoutz och hans team var de första som samlade en databas över alla geologiska register över dessa stora tektoniska kollisioner och jämför dem med inledningen av istiden. De fann att över Phanerozoic sträckte sig längden på aktiva kollisionsområden mellan oceaniska och kontinentala plattor - kallade "suturer" - från noll till 30 000 kilometer. Varje av de viktigaste istidema föregicks av en topp i längden på dessa aktiva kollisioner i tropikerna, när suturerna var mellan 6 214 mil och 18 640 mil (10 000 och 30 000 km) långa.
"Varje gång du hade en istid hade du en ökad suturzonslängd i tropikerna," sade Jagoutz.
Geologisk tid
De geologiska spåren som dessa forntida kollisioner lämnar efter kallas ophioliter, som är oceaniska, vulkaniska stenar som stöter ovanpå kontinentalskorpan. Forskarna såg ingen av dessa extremiteter i ophiolit i tider då jorden inte var isig. Och det var ophioliter i tropikerna, eller regioner med mindre än 20 grader, som verkade betyda för att kyla planeten.
Det finns andra teorier för varför Jorden har iskalla perioder, sade Jagoutz, nämligen att vulkanisk aktivitet varierar och pumpar mer eller mindre kol i atmosfären. Men uppgifterna om vulkanismens historia matchar inte alltid glaciärperioderna, sade han, och vulkanteorin erbjuder ingen bra förklaring till varför istiden borde stanna och börja. Den tektoniska förklaringen gör ett bra jobb med det: När de kalcium- och magnesiumrika fjällkedjorna antingen eroderar helt eller flyttar ut ur tropikerna via kontinental drift, bleknar deras effekt på klimatet och Jorden återgår till sitt typiska, smala tillstånd.
Jagoutz och hans kollegor har ansökt om ett bidrag till National Science Foundation för att ytterligare undersöka deras teori. Vare sig det är rätt eller fel, kommer tropiska berg inte att rädda mänskligheten från klimatförändringar av människan när som helst snart. Denna bergsbyggnadsprocess inträffar under miljoner år, sade Jagoutz, och har lite att göra med den typ av variationer som avgör om till exempel Miami är beboelig eller översvämmas av stigande hav. Vissa forskare har dock funderat över geoingenjörssystem som skulle mala ner kalcium- eller magnesiumrika bergarter och sprida dem i de tropiska haven, sade han, eller injicerade koldioxid i liknande bergarter.
"Människor vill använda den här naturligt förekommande processen för att hjälpa till med mänskliga klimatförändringar, [men [det finns många problem med hans, som hur får du den här processen att gå på en tidsplan som är relevant för människor?" Jagoutz sa. "Det är mycket svårt."
Forskningen visas idag (14 mars) i tidskriften Science.
- 7 sätt att jorden förändras i ett ögonblink
- Earth Quiz: Mysteries of the Blue Marble
- Infographic: Tallest Mountain to Deepest Ocean Trench
Ursprungligen publicerad den .