Ερευνητές του ΜΙΤ εξηγούν το μυστήριο της ταχείας μετακίνησης της Ινδίας προς την Ευρασία πριν 80 εκατομμύρια χρόνια

Στην ιστορία της μετατόπισης των ηπείρων, η Ινδία είναι κάτοχος ενός μυστηριώδους ρεκόρ: Πριν από περισσότερα από 140 εκατομμύρια χρόνια, η Ινδία ήταν μέρος μιας τεράστιας υπερ-ηπείρου που ονομάζεται Γκοντγουάνα (Gondwana) ή Γκοντγουάναλαντ, η οποία κάλυπτε το μεγαλύτερο μέρος του νοτίου ημισφαιρίου. Περίπου 120 εκατομμύρια χρόνια πριν, αυτό που είναι σήμερα η Ινδία διαχωρίστηκε και άρχισε να μεταναστεύει αργά προς βορρά, με περίπου 5 εκατοστά ανά έτος. Στη συνέχεια, περίπου 80 εκατομμύρια χρόνια πριν, το κομμάτι της ξηράς ξαφνικά επιτάχυνε, κινούμενο βόρεια με περίπου 15 εκατοστά ανά έτος, περίπου δύο φορές ταχύτερα από όσο η ταχύτερη σύγχρονη τεκτονική μετατόπιση. Το κομμάτι αυτό συγκρούστηκε με την Ευρασία περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια πριν, σύγκρουση που οδήγησε στην ανάδυση των Ιμαλάιων.

Για χρόνια, οι επιστήμονες έχουν προσπάθησαν να εξηγήσουν πώς η Ινδία θα μπορούσε να διολισθήσει προς βορρά, τόσο γρήγορα. Τώρα γεωλόγοι στο MIT δίνουν μια απάντηση: Η Ινδία «τραβήχτηκε» προς βορρά από το συνδυασμό των δύο ζωνών υποβύθισης, που είναι περιοχές στο μανδύα της Γης, όπου η άκρη μιας τεκτονικής πλάκας βυθίζεται κάτω από άλλη πλάκα. Καθώς η μία πλάκα βυθίζεται, τραβά οποιεσδήποτε συνδεδεμένες με αυτήν περιοχές ξηράς. Οι γεωλόγοι διατύπωσαν την άποψη ότι δύο τέτοιες βυθιζόμενες πλάκες θα μπορούσαν να παράσχουν διπλάσια ελκτική δύναμη, διπλασιάζοντας έτσι την ταχύτητα μετατόπισης της Ινδίας.

Η ομάδα βρήκε υπολείμματα του τι μπορεί να ήταν οι δύο ζώνες υποβύθισης με δειγματοληψία και χρονολόγηση των πετρωμάτων από την περιοχή των Ιμαλάιων. Στη συνέχεια, ανέπτυξε ένα μοντέλο για ένα διπλό σύστημα υποβύθισης και προσδιόρισε ότι η ταχύτητα της «αρχαίας» μετατόπισης της Ινδίας θα μπορούσε να εξαρτάται από δύο παράγοντες μέσα στο σύστημα: το πλάτος των βυθιζόμενων πλακών και την μεταξύ τους απόσταση. Αν οι πλάκες είναι σχετικά στενές και απομακρυσμένες, πιθανά θα προκαλούσαν την μετατόπιση της Ινδίας με ταχύτερο ρυθμό.

Η ομάδα ενσωμάτωσε τις μετρήσεις που έλαβαν από τα Ιμαλάια στο νέο τους μοντέλο και διαπίστωσε ότι ένα διπλό σύστημα υποβύθισης μπορεί όντως να έχει οδηγήσει την Ινδία να μετακινηθεί με υψηλή ταχύτητα προς την Ευρασία, πριν από 80 εκατομμύρια χρόνια περίπου. «Στην επιστήμη της Γης, είναι δύσκολο να είναι κάποιος απολύτως σίγουρος για οτιδήποτε», λέει η Leigh Royden, καθηγήτρια γεωλογίας και γεωφυσικής στο Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences του ΜΙΤ. «Αλλά υπάρχουν τόσα πολλά αποδεικτικά στοιχεία, εδώ, που όλα ταιριάζουν μεταξύ τους, που είμαστε αρκετά πεπεισμένοι».

Η Royden και οι συνεργάτες της, συμπεριλαμβανομένων του Oliver Jagoutz, αναπληρωτή καθηγητή των earth, atmospheric, and planetary sciences στο MIT, και άλλων στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας, έχουν δημοσιεύσει τα ευρήματά τους, αυτή την εβδομάδα, στο περιοδικό Nature Geoscience.

Με βάση το γεωλογικό αρχείο, η «μετανάστευση» της Ινδίας φαίνεται να έχει αρχίσει πριν από περίπου 120 εκατομμύρια χρόνια, όταν η Γκοντγουάνα άρχισε να διασπάται. Η Ινδία οδηγήθηκε να παραπαίει σε αυτό που ήταν τότε ο ωκεανός της Τηθύος, μια τεράστια περιοχή νερού που διαχώριζε την Γκοντγουάνα από την Ευρασία. Η Ινδία μετακινήθηκε με 40 χιλιοστά ανά έτος, έως περίπου 80 εκατομμύρια χρόνια πριν, όταν ξαφνικά επιταχύνθηκε στα 150 χιλιοστά ανά έτος. Η Ινδία διατήρησε αυτή την ταχύτητα για άλλα 30 εκατομμύρια χρόνια πριν φρενάρει, μόνο όταν το κινούμενο τμήμα ξηράς συγκρούστηκε με την Ευρασία.

«Αν κοιτάξει κανείς τις προσομοιώσεις της διάλυσης της Γκοντγουάνας, οι πλάκες περίπου αρχίζουν να κινούνται και τότε η Ινδία να απομακρύνεται από την Ανταρκτική και ξαφνικά εστιάζει ακριβώς απέναντι. Είναι πολύ δραματικό», λέει η Royden.

Το 2011, οι επιστήμονες πίστευαν ότι είχαν προσδιορίσει την κινητήρια δύναμη πίσω από την γρήγορη μετακίνηση της Ινδίας: μια στήλη μάγματος που αναβλύζει από το μανδύα της Γης. Σύμφωνα με την υπόθεσή τους, τη στήλη δημιούργησε μια ηφαιστειακή εκτόξευση υλικού κάτω από την Ινδία, όπου η υποήπειρος θα μπορούσε, να «σερφάρει» αποτελεσματικά με μεγάλη ταχύτητα.

Ωστόσο, όταν άλλοι μοντελοποίησαν αυτό το σενάριο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οποιαδήποτε ηφαιστειακή δραστηριότητα θα διαρκούσε το πολύ για 5 εκατομμύρια χρόνια, χρονικό διάστημα που δεν είναι αρκετό να δικαιολογήσει τα 30 εκατομμύρια χρόνια της υψηλής ταχύτητα μετακίνησης της Ινδίας. Αντί αυτού, οι Royden και Jagoutz πιστεύουν ότι η γρήγορη μετατόπιση της Ινδίας μπορεί να εξηγηθεί από την υποβύθιση των δύο πλακών: της τεκτονικής πλάκας που μεταφέρει την Ινδία και μιας δεύτερης πλάκας στη μέση του ωκεανού της Τηθύος.

Το 2013, η ομάδα, μαζί με 30 σπουδαστές, περπάτησαν δια μέσου των Ιμαλάιων, όπου συνέλλεξαν πέτρες και πήραν παλαιομαγνητικές μετρήσεις για να προσδιοριστεί ο τόπος όπου σχηματίστηκαν αρχικά οι πέτρες. Από τα δεδομένα, οι ερευνητές καθόρισαν ότι περίπου 80 εκατομμύρια χρόνια πριν, ένα τόξο ηφαιστείων σχηματίστηκε κοντά στον ισημερινό, ο οποίος ήταν τότε στη μέση του ωκεανού της Τηθύος.

Ένα ηφαιστειακό τόξο είναι συνήθως ένα σημάδι μιας ζώνης υποβύθισης και η ομάδα εντόπισε ένα δεύτερο ηφαιστειακό τόξο νότια του πρώτου, κοντά στο σημείο από το οποίο η Ινδία άρχισε να ξεφύγει από Γκοντγουάνα. Τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι μπορεί να υπήρξαν δύο βυθιζόμενες πλάκες: μια βόρεια ωκεάνια πλάκα και μια νότια τεκτονική πλάκα που μετέφερε την Ινδία.

Πίσω στο MIT, οι Royden και Jagoutz ανέπτυξαν ένα μοντέλο διπλής καταβύθισης που περιλαμβάνει μια βόρεια και μια νότια πλάκα. Υπολόγισαν πώς θα μπορούσαν να κινούνται οι πλάκες ή να βυθίζονται στο μανδύα της Γης. Καθώς οι πλάκες βυθίζονται συμπιέζουν υλικό προς τα έξω μεταξύ των άκρων τους. Όσο περισσότερο είναι το υλικό που μπορεί να εξωθείται, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να μεταναστεύει η πλάκα. Η ομάδα υπολόγισε ότι οι πλάκες που είναι σχετικά στενές και απομακρυσμένες μπορούν να συμπιέζουν περισσότερο υλικό, με αποτέλεσμα την ταχύτερη διολίσθηση. «Φανταστείτε ότι είναι πιο εύκολο να συμπιέζεις μέλι μέσω ενός μεγάλου σωλήνα, σε σχέση με ένα πολύ στενό σωλήνα», λέει η Royden. «Είναι ακριβώς το ίδιο φαινόμενο».

Οι μετρήσεις από τα Ιμαλάια των Royden και Jagoutz έδειξαν ότι η βόρεια ωκεάνια πλάκα παρέμεινε εξαιρετικά ευρεία, καλύπτοντας σχεδόν το ένα τρίτο της περιφέρειας της Γης. Ωστόσο, η νότια πλάκα, που φέρει την Ινδία, υπέστη μια ριζική αλλαγή: Περίπου πριν από 80 εκατομμύρια χρόνια, μια σύγκρουση με την Αφρική διαμόρφωσε ένα ρήγμα 3000 χιλιομέτρων στην πλάκα, ακριβώς γύρω στο χρόνο που η Ινδία άρχισε να επιταχύνει.

Η ομάδα πιστεύει ότι η μείωση της πλάκας επέτρεψε περισσότερο υλικό να ξεφύγει μεταξύ των δύο πλακών. Με βάση τις διαστάσεις των πλακών, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι η Ινδία έχει επιταχυνθεί από 50 έως 150 χιλιοστά ανά έτος. Ενώ άλλοι έχουν υπολογίσει παρόμοια ποσοστά για τη μετατόπιση της Ινδίας, αυτή είναι η πρώτη απόδειξη ότι η διπλή υποβύθιση έδρασε ως κινητήρια δύναμη του κομματιού της ξηράς που μετακινήθηκε.

«Είναι μια ευτυχής σύμπτωση των γεγονότων», λέει ο Jagoutz, που βλέπει τα αποτελέσματα ως αφετηρία για μια νέα σειρά ερωτήσεων. «Υπήρχαν πολλές αλλαγές που συνέβησαν σε αυτό το χρονικό διάστημα, συμπεριλαμβανομένου του κλίματος, που μπορούν να εξηγηθούν από αυτό το φαινόμενο. Έτσι, έχουμε μερικές ιδέες που θέλουμε να δούμε στο μέλλον».

Πηγή: Massachusetts Institute of Technology