Hvorfor blev Andesbjergene så enorme? Det kan ny geologisk metode sandsynligvis løfte sløret for

Verdens længste bjergkæde over havets overflade, Andesbjergene, strækker sig over 8900 kilometer langs hele den vestlige kant af Sydamerika, er op til 700 km bred og rækker nogle steder knap syv kilometer op i luften. Men hvordan hele den enorme kæde af bjerge egentlig blev dannet fra Jordens indre, mangler der dog stadig klarhed over blandt verdens geologer.

Forskere fra Københavns Universitet kommer nu med en ny hypotese. For ved hjælp af en særlig metode udviklet af den ene af forskerne har de nærstuderet den tektoniske plade, som bjergkæden ligger på. Og det har kastet nyt lys over skabelsen af Andesbjergene.

De tektoniske plader, der dækker Jordens overflade som gigantiske puslespilsbrikker, flytter sig med nogle få centimeter hvert år – cirka med samme tempo, som vores negle gror. Og fra tid til anden sætter pladerne pludselig hastigheden op eller ned. Vi ved bare meget lidt om de voldsomme kræfter, der får det til at ske. Det er den opgave, som KU-forskerne har taget fat på ved at estimere mere præcist end nogensinde før, hvor meget og hvor ofte, pladerne har skiftet fart gennem historien.

Og forskernes nye beregninger viser, at den sydamerikanske plade på opsigtsvækkende vis pludselig skiftede gear og satte hastigheden markant ned to gange inden for de sidste 15 millioner år. Og det har muligvis medvirket til at udvide Andes-bjergkæden i bredden. Resultaterne fra studiet er udgivet i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters.

Påfaldende nok skete de to pludselige nedbremsninger midt imellem to perioder, hvor Andes-bjergkæden voksede sig højere, forklarer førsteforfatter og ph.d.-studerende Valentina Espinoza fra Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning:

”I perioderne op til de to nedbremsninger bragede nabopladen Nazca ind i bjergene og pressede dem sammen, hvilket fik dem til at vokse kraftigt i højden. Dette resultat kan tyde på, at den del af bjergkæden, der allerede fandtes, virkede som bremseklods for både Nazca-pladen og den sydamerikanske plade. Da pladerne satte farten ned, voksede bjergene i stedet i bredden.”

Bjerge gjorde pladen tungere

Ifølge det nye studie satte den sydamerikanske plade farten ned med 13 % i den ene periode, der fandt sted for 10-14 millioner år siden, og 20 % i den anden periode, for 5-9 millioner år siden. Det er i geologisk forståelse meget hurtige og bratte ændringer. Ifølge forskerne kan der være to mulige årsager til Sydamerikas bratte nedbremsninger.

Den ene kan altså netop hænge sammen med en udvidelse af Andesbjergene, hvor presset på bjergkæden lettede og bjergene som følge blev bredere. Forskernes hypotese er, at samspillet mellem bjergenes udvidelse og pladens lavere hastighed mere præcist skyldtes fænomenet delaminering. Det vil sige, at en masse ustabilt materiale under Andesbjergene rev sig fri og sank ned i kappen, hvilket førte til store justeringer i pladens konfiguration.

Denne proces fik Andesbjergene til at ændre form og altså udvide sig i bredden. Det var i disse perioder, at kæden udvidede sig til Chile mod vest og til Argentina mod øst. I takt med at pladen samlede mere bjergmateriale og dermed blev tungere, sænkede pladen så sin hastighed.

”Hvis denne forklaring er den rigtige, fortæller det os en masse om, hvordan denne her kæmpemæssige bjergkæde blev formet. For der er stadig meget, vi ikke ved. Hvorfor blev den så stor? Og med hvilken hastighed blev den dannet? Hvordan opretholder bjergkæden sig? Og vil den kollapse på et tidspunkt?” siger Valentina Espinoza.

Den anden mulige årsag til, at pladen sagtnede farten, er ifølge forskerne, at der er sket en ændring i den strøm af varme fra Jordens indre, såkaldt konvektion, der er blevet sendt op i den øverste, flydende del af kappen, som tektonikpladerne driver rundt ovenpå. Den ændring har så manifesteret sig som en ændring i pladens bevægelse.

Forskerne har nu den information og de redskaber, der skal til for at begynde at teste deres hypoteser gennem modelleringer og eksperimenter.

Kan blive en ny standard-model

Metoden til at beregne de tektoniske pladers temposkift bygger på tidligere arbejde af lektor og medforfatter Giampiero Iaffaldano og hans forskerkollega Charles DeMets i 2016. Det særlige ved metoden er, at den benytter sig af geologisk data i høj opløsning, som ellers kun bruges til at beregne pladers bevægelser i forhold til hinanden. Men her bliver de samme data brugt til at estimere pladernes bevægelser i forhold til selve Jorden. Og det giver langt mere præcise beregninger, end man har haft hidtil.

Efter at have afprøvet metoden i kombination med seks andre tektoniske plader, vurderer forskerne, at metoden kan blive en ny standardmetode:

”Dette er en metode, der kan bruges på alle plader, så længe der findes data i høj opløsning.Mit håb er, at man vil bruge metoden til at forfine modellerne over de tektoniske pladers historie med og dermed forbedre chancen for at rekonstruere de geologiske fænomener, der i dag er uklare for os,” siger Giampiero Iaffaldano og slutter:

”Hvis vi får bedre styr på de skift, der gennem tiden har været i pladernes bevægelse, har vi en chance for at finde svar på de nogle af de største mysterier om vores jordklode og dens evolution. Det er stadig så lidt, vi ved om fx temperaturen i Jordens indre, og om hvornår pladerne begyndte med at bevæge sig. Vores metode kan formentlig bruges til at finde brikker til det store puslespil.”

FAKTABOKS: OM METODEN

• Den tektoniske plader skifter ofte hastighed, men det kræver data i høj opløsning at identificere de hurtige ændringer, der sker inden for perioder på under et par millioner år.
  
  
• Metoden udviklet af Giampiero Iaffaldano og Charles DeMets i 2016 adskiller sig fra andre metoder på et centralt punkt. Den bruger data i høj opløsning, der normalt kun bruges til at beregne pladers relative bevægelse med – altså deres bevægelse i forhold til andre plader - til at beregne pladernes absolutte bevægelse med, d.v.s. pladernes bevægelse i forhold til selve Jorden. Det udmunder i meget mere præcise estimater end dem, der er lavet ud fra de gængse metoder.

FAKTABOKS: OM PLADETEKTONIK

• Teorien om pladetektonik, der blev anerkendt i 1960erne, hævder, at Jorden er dækket af en ydre skal (lithosfæren), som er inddelt i et antal stive plader, der
  flyder rundt på den øverste del af Jordens kappe (asthenosfæren).
  
  
• Observationer viser, at tektoniske plader findes meget forskellige størrelser – fra Stillehavspladen, der dækker et areal på 100 millioner kvadratmeter til mikroplader, der er 100 gange mindre. Tektoniske plader kan bestå af en kontinental del, som kan være op til 350 kilometer tyk, og en oceanisk del, som sjældent er over 100 kilometer i tykkelse.