Vulkansk aktivitet ved Fimmvörðuháls på Island. Vulkaner, jordskjelv og fjell kommer alle av tektonisk aktivitet.
Vulkansk aktivitet ved Fimmvörðuháls på Island. Vulkaner, jordskjelv og fjell kommer alle av tektonisk aktivitet.

Da jordas ytterste skall varmet seg til det sprakk opp

Slik ble jord­skorpen delt opp i plater, ifølge ny studie.

Publisert

Kontinentene vi står på sklir ustanselig rundt oppå planeten, som gedigne isflak.

Måten disse tektoniske platene dundrer inn i hverandre på gir oss fjell og forkastninger, jordskjelv og vulkaner.

Selv om teorien om platetektonikken bare er 50 år gammel, har den blitt den allmenne forklaringen på hvordan jordkloden rykker på sitt ytterste lag.

Til tross for dette er forskerne fortsatt usikker på nøyaktig hvordan vår planet fikk denne egenskapen.

Hvordan fikk egentlig jorda sin særegne plateinndeling?

I en ny studie fra University of Hong Kong legger forskere nå fram en mulig forklaring.

Utvidet til bristepunktet

I den nye studien, som er publisert i tidsskriftet Nature, legger forskerne frem en teori om at vi har det som kalles litosfærens oppvarming å takke.

Litosfæren består av jordskorpen og den øverste delen av mantelen, og det er her tektonisk aktivitet, blant annet jordskorpebevegelsene, finner sted.

I planetens ungdomsår skal jordklodens ytre skall ha begynt å varme seg, ifølge teorien.

Denne utvidelsen førte til sprekkdannelse, og disse sprekkene vokste og vokste, helt til et nettverk av sprekker løp rundt omkring kloden. På denne måten gikk kloden fra å ha én stor plate, til å ha flere.

For å teste teorien, utviklet forskerne en spesiell simulering som lot dem undersøke hva som ville ha skjedd under slike omstendigheter.

En av forskernes simuleringer. Sprekkene er synlig i svart, mens røde viser stressområder.
En av forskernes simuleringer. Sprekkene er synlig i svart, mens røde viser stressområder.

Ifølge simuleringene de kjørte, klarte jordens ytterskall å stå imot én kilometer med utvidelse. Etter denne kilometeren begynte oppsprekkingen, og en rask inndeling i plater.

Selv om det kan høres mye ut, er planetens radius til sammenligning 6731 kilometer.

Det som er spesielt med den relativt enkle teorien, er at den på overflaten ligner andre teorier som ble skrotet for lenge siden.

Oppblåst klode

Før teorien om platetektonikk revolusjonerte forskningen i 1960-årene, ble jordklodens liv og levne forsøkt forklart gjennom en rekke hypoteser.

Blant andre foreslo Charles Darwin at jordskjelv, fjellbygging og kontinentene kunne komme av at jorda utvidet seg.

Men siden jordas største indre varmekilde er radioaktivitet, og siden radioaktive elementer stadig brytes ned, ville heller det motsatte virket sannsynlig – nemlig at jorda krympet sammen ettersom tiden gikk.

– Svaret ligger i å ta i betraktning store tap av varme som kan ha funnet sted i jordas tidlige tid, Alexander Webb, hovedforskeren bak den nye studien, i en pressemelding fra University of Hong Kong.

Han sier at hvis planeten hovedsakelig ble kaldere gjennom at varmt materiale fra dypet steg til overflaten, så forandrer det alt.

Varmen stiger, kulden synker

I en tidligere studie fra 2013 foreslo Webb og hans kollega William Moore at denne vulkanske virksomheten ville hatt en uforventet nedkjølende effekt på jordas litosfære.

Jordskorpen er delt inn i noen store og mange små plater. Områdene hvor disse skraper inntil hverandre er blant de mest jordskjelvutsatte områdene.
Jordskorpen er delt inn i noen store og mange små plater. Områdene hvor disse skraper inntil hverandre er blant de mest jordskjelvutsatte områdene.

I dag antas det som regel at varmetapet skjedde gradvis gjennom varmeledning, men denne teorien foreslår en annen måte varmen gikk tapt på.

Når glovarmt materiale kommer opp fra dypet, avsettes det på overflaten, hvor varmen stråler ut i verdensrommet og går tapt.

Etter hvert sank alt det kalde materialet avsatt på overflaten ned i dypet igjen, og på vei nedover kjølte det ned litosfæren.

Disse såkalte varmesøylene ville ha jobbet med å kjøle ned planeten.

Siden jorda ble kjøligere, ville varmeproduksjonen og vulkanismen også roet seg ned med tiden. Samtidig ville bevegelsen av kaldt materiale ned fra litosfæren også sakket ned.

Men bevegelsen av varme oppover ville fortsatt, noe som ville gjort at litosfæren ble varmere og varmere.

Varmen gjorde at litosfæren utvidet seg, og til slutt sprakk jordskorpen opp. Disse sprekkene konsentrerte deretter varmesøylene. Siden mengder av materiale kan ha blitt avsatt i akkurat disse områdene, ble også disse områdene tyngre.

Med dette gikk planeten inn i en ny fase med primitiv tektonikk.

Når sprakk det?

Det er uenighet hos forskerne når tektonikksystemet vi kjenner i dag oppstod.

– Mange vil si at en form for platetektonikk kanskje startet for rundt 3,5 milliarder år siden, men andre sier at vår moderne platetektonikk kanskje er bare 700-800 millioner år gammel, sier Trond Helge Torsvik.

Han er professor i geofysikk ved Universitetet i Oslo, og forklarer til forskning.no at siden mesteparten av jordens overflate har blitt omkalfatret, så må forskere ta i bruk matematiske modeller for å undersøke jordas tidlige historie.

– Studien er interessant, men forskerne sier egentlig ingenting om når dette skjedde (kanskje rundt 4 til 4,4 milliarder år siden).

Han poengterer at denne tidlige oppsprekkingen ikke kan sammenlignes direkte med tektonikken vi har i dag, men heller bare forklarer hvordan jordskorpen i sin tid sprakk opp.

Webb og kollegaene skriver i pressemeldingen av de fortsetter arbeidet med å undersøke jordas tidlige historie, i håp om å finne ut hvordan planeten vår gikk fra en glovarm, smeltet klump, til jordkloden vi kjenner i dag.