1. juni 2010

Løser gåte om Jordens utvikling

Ny, norsk forskning har avslørt det nøyaktige forholdet mellom bevegelsene i Jordens rotasjonsakse og platebevegelsene i jordskorpen. Beregningene omfatter en tidsperiode på hele 320 millioner år. Resultatene kan gi en revolusjon i forståelsen av Jordens utvikling.

Sann polvandringDen øverste figuren illustrerer sann polvandring – True Polar Wander – hvor alle kontinenter roterer relativt til rotasjonsaksen. Det fører til at hvert punkt på Jordens overflate forflytter seg relativt til Jordens rotasjonsakse. Breddegraden for dette punktet kan forandre seg dramatisk og medføre en lokal klimatisk forandring. Med systematiske forandringer over lang tid kan man for eksempel teoretisk tenke seg at Norge vil ende opp på ekvator... Klikk på bildet for stor versjon.Allerede i 1884 grublet Charles Darwins sønn, matematikeren George, på hvordan Jordens rotasjonsakse kunne forandre seg gjennom geologisk tid. Han forsøkte å beregne disse endringene for å forstå klimavariasjoner.

Først nå, mer enn 120 år senere, har et norsk forskningsmiljø løst gåten. Nye rekonstruksjoner for de siste 320 millioner år beviser at Jordens rotasjonsakse har beveget seg systematisk i forhold til jordskorpen og den underliggende mantelen. Bevegelsene har skjedd i fire perioder, svært langsomt, men med bevegelser - eller tilting - på opp til 10-20 grader.

Et forskningsgjennombrudd

Resultatene er publisert i siste nummer av det prestisjetunge tidsskiftet Nature og forfattet av seniorforsker Bernhard Steinberger og professor Trond Helge Torsvik ved Senter for Geodynamikk ved Norges geologiske undersøkelse (NGU).

- Dette er et gjennombrudd i vår del av geovitenskapen og det absolutt viktigste arbeidet i min karriere, sier Torsvik, som tidligere har publisert mer enn 150 vitenskapelige arbeider.

Sann polvandringRekonstruksjon fra 110 til 100 millioner år siden som viser rotasjon av alle kontinentene i et magnetisk referansesystem. Dette er tolket av forfatterne som polvandring, reorganisering av hele Jorden relativt til rotasjonsaksen hvor seismiske lavhastighetsanomalier i den dypeste mantelen (gule til røde bakgrunnsfarger) og assosierte positive geoide anomalier på Jordens overflate (grønne konturer med tall i meter) er lokalisert nær ekvator. Klikk på bildet for stor versjon.Fenomenet de norske forskerne har gransket kalles polvandring, eller True Polar Wander. Når de knytter dette sammen med platebevegelsene i jordskorpen, klarer de nøyaktig å rekonstruere og kvantifisere bevegelsene av kontinentene.

- Hittil har vi brukt såkalte hotspots, eller varmesøyler, fra Jordens dype mantel som referanse for å kvantifisere bevegelsen av jordskorpeplatene. Men den geologiske historien for slike varmepunkter, som for eksempel øyrekka Hawaii, finnes bare for de siste 130 millioner år, forklarer Steinberger.

Kontinentene mot nord

Nå har Bernhard Steinberger og Trond Helge Torsvik løst problemet ved å beregne kontinentale bevegelser og rotasjoner i et nytt og innovativt magnetisk referansesystem, som strekker seg tilbake hele 320 millioner år.

- Vi har registrert en systematisk bevegelse nordover for alle kontinentene. I tillegg har vi avdekket fire lange perioder hvor alle kontinentene har rotert med eller mot urviseren i opptil 10-20 grader, men som til slutt har endt opp i null. Det er dette vi tolker som polvandring. Dette er en langsom prosess som skjer over mange millioner år, noe som også tyder på at Jordens mantel er svært stabil, sier Steinberger og Torsvik.

Funnene til de to forskerne kan i vitenskapen bli brukt til direkte å beskrive sammenhengen mellom bevegelsene av jordskorpeplater og prosessene i mantelen, såkalt manteldynamikk.

Eneste i solsystemet

I løpet av det siste århundret har vitenskapens beskrivelse av bevegelser og deformasjon av Jordens ytre lag utviklet seg fra hypotesen om Kontinentaldrift (1915), videre til teorien om Havbunnspredning (1962) og senere til teorien om Platetektonikk (1967).

Trond H. Torsvik påpeker at selv om forståelsen av hvordan konveksjon i mantelen og bevegelsen av platene henger sammen har økt i de senere år, er det ingen akseptert mekanisme som forklarer hvordan platetektonikk og mantelkonveksjon kan kobles.

Torsvik_SteinbergerForfatterne av Nature-artikkelen; Trond H. Torvik (t.v.) og Bernhard Steinberger.- Derfor kan dette danne grunnlag for en ny teori, Manteldynamikk, som blir en fjerde revolusjon i geovitenskap. Den kan gjøre oss i stand til blant annet å forstå hvorfor Jorden, som den eneste planeten i vår solsystem, faktisk har platetektonikk, og hva som er drivkreftene. Her kan norske forskningsmiljø nå bli ledende i det videre arbeidet, mener forfatterne av Nature-artikkelen.