For å forstå jordens utvikling må du forstå hvordan jordskorpens plater har beveget seg i hundrevis av millioner år.

Siden teorien om platetektonikk ble lansert på 1960-tallet, har geologer, geofysikere og andre forskere diskutert forholdet mellom platene og mantelen, som er det som ligger mellom jordskorpen og Jordens kjerne. Og hva som er de viktigste drivkreftene bak mange av formasjonene vi finner på jorden i dag.

Opphetet debatt

En av formasjonene som vekker undring og som har vært gjenstand for en opphetet debatt siden 1970-tallet, er den undersjøiske, 6000 kilometer lange, vulkanske fjellkjeden mellom Hawaii og Kamtsjatkahalvøya lengst øst i Russland.

Den består av to deler, kjent som Hawaiian og Emperor Range, adskilt med en tydelig 60 graders vinkel eller knekk.

Hva forårsaket denne knekken? 

I den siste utgaven av tidsskriftet Nature Communications har en gruppe forskere fra Universitetet i Oslo, GFZ German Research Centre for Geosciences og Utrecht University, ledet av professor Trond H. Torsvik, publisert en artikkel som slår fast at vinkelen er blitt til som et resultat av at flere krefter har virket sammen.

Brå endring  og forflytning sørover

Forskerne konkluderer med at vinkelens hovedforklaring er en brå endring i retningen Stillehavsplaten beveger seg.

Samtidig har varmepunktet som i dag er kilden til den aktive vulkanen på Hawaii, flyttet seg sørover gjennom millioner av år og dermed påvirket den undersjøiske fjellkjedens utstrekning.

Det er dette varmepunktet som har dannet de undersjøiske Hawaii-Emperor-fjellformasjonene fra 80 millioner år tilbake og fram til i dag.

Søylestrømmer fra mantelen

Mange øygrupper er dannet av søylestrømmer, smeltet magma som stiger opp fra jordas indre og opp gjennom jordens mantel. Slike søylestrømmer blir i liten grad påvirket av endringer i platene i jordskorpen.

Derfor finner man lange, lineære kjeder med vulkanske fjell som blir eldre og eldre, jo lenger man fjerner seg fra dagens aktive vulkan.

I kjeden som er dannet av Hawaii-varmepunktet, utgjør øygruppen Hawaii de nyeste fjellene, mens de eldste, 6000 kilometer mot nordvest, ble dannet for 80 millioner år siden.

– Våre funn er et godt eksempel på hvordan enkle simuleringer av bevegelser i plater og varmepunkter kan brukes til å utforske hvilke geodynamiske scenarier som er de mest sannsynlige. Konklusjonen vår er at 60-graders vinkelen i hovedsak skyldes endring i Stillehavsplatens bevegelsesretning, forteller Pavel Doubrovine, som er en av forfatterne bak den nylig publiserte Nature-artikkelen.

– Samtidig har vi funnet at Hawaii-Emperor kjeden ville ha sett helt annerledes – og vært mye kortere – hvis det ikke hadde vært for at også Hawaii-varmepunktet flyttet seg sørover, fortsetter forskeren.

Enestående vinkel på 60 grader

Kjedens vinkel på 60 grader er enestående. Den er avbildet i alle lærebøker om geologi og platetektonikk, og den er 47 millioner år gammel. 

At vinkelen ble til som resultat av en endring i forskyvningen av Stillehavsplaten, er egentlig ikke nytt. Denne forklaringen ble lansert av Jason Morgan allerede på 1970-tallet.

– Jason Morgan var den første som brukte varmepunkter som referanseramme for globale platebevegelser. I hans modell er søylestrømmer, som kommer til jordoverflaten i form av varmepunkter, beskrevet som faste punkter i forhold til mantelen. Og Hawaii-Emperor vinkelen ble forklart som kun et resultat av endring i retningen på Stillehavsplatens bevegelse, forklarer Torsvik.

Hawaiis varmepunkt flyttet på seg

Men på 1980-tallet lanserte forskere en ny teori, som hevder at Hawaii-varmepunktet flyttet seg sørover, og at denne bevegelsen har vært den viktigste årsaken til dannelsen av vinkelen. De to siste tiårene har det vært en til dels opphetet debatt i fagmiljøene om nettopp dette.

Dette er ikke første gang Torsvik og Doubrovine med flere har publisert en artikkel om fenomenet. Forrige gang var i Journal of Geophysical Research I 2012

– Vi trodde den gang at vi hadde forklart årsakssammenhengene godt nok. Men vi opplevde at diskusjonene fortsatte. Derfor mente vi at det var behov for en ny artikkel, som enda tydeligere og klarere viser at det er et samspill av geodynamiske krefter som har virket sammen, sier Doubrovine.

Å forstå jordkloden

Han har forundret seg over at forskere verden over ikke har kunnet bli enige om at det finnes mer enn én enkeltstående forklaring på et komplisert og sammensatt spørsmål.

– Jorden er som en maskin, med konstant varmeutvikling og en rekke deler som er i bevegelse og påvirker hverandre. For å få innsikt i hvordan hele jordkloden fungerer, er vi helt nødt til å forstå hvorfor og hvordan de tektoniske platene beveger seg, og ikke minst hvordan platene og mantelen påvirker hverandre. Derfor er det så fascinerende å jobbe med dette, sier Doubrovine.

– De fleste mener at platenes bevegelse har avgjørende betydning for den ytre mantelen. Samtidig er det mekanismer i den ytre mantelen som påvirker platebevegelsene. Dermed har vi i fagmiljøet fått en høna-og-egget-diskusjon.

Men hva var det som gjorde at Stillehavsplaten skiftet retning for omkring 47 millioner år siden og altså forårsaket Hawaii-Emperor vinkelen?

– Vi arbeider med en teori om nettopp dette. Vi mener forklaringen har å gjøre med samspill av geodynamiske prosesser på grensene mellom platene.

Referanse:

Torsvik, T.H. m.fl: Pacific plate motion change caused the Hawaiian-Emperor Bend. Nature Communications (2017). doi:10.1038/ncomms15660