Het oude supercontinent van Rodinia keerde binnenstebuiten toen de aarde zo'n 700 miljoen jaar geleden haar eigen oceaan inslikte, suggereert nieuw onderzoek.
Rodinia was een supercontinent dat voorafging aan de bekendere Pangaea, die tussen 320 miljoen en 170 miljoen jaar geleden bestond. In een nieuwe studie stellen wetenschappers onder leiding van Zheng-Xiang Li van de Curtin University in Perth, Australië, dat supercontinenten en hun superoceanen zich vormen en uiteenvallen in afwisselende cycli die soms de oceaankorst bewaren en soms terug recyclen in het binnenste van de aarde.
"We suggereren dat de mantelstructuur van de aarde pas om de twee seconden volledig wordt gereorganiseerd door de regeneratie van een nieuwe superocean en een nieuwe ring van vuur", schreef Li in een e-mail aan WordsSideKick.com. De "Ring of Fire" is een keten van subductiezones rond de Stille Oceaan, waar de korst van de oceaan onder de continenten schuurt. Vulkanen en aardbevingen komen vaak voor rond de Ring of Fire en geven deze zijn naam ...
Diepe geschiedenis
De geschiedenis van supercontinenten is een beetje duister, maar geowetenschappers zijn er steeds meer van overtuigd dat de continenten gemiddeld elke 600 miljoen jaar samensmelten tot één gigantische landmassa. Eerst kwam Nuna, dat tussen 1,6 miljard en 1,4 miljard jaar geleden bestond. Toen brak Nuna uit elkaar, om ongeveer 900 miljoen jaar geleden samen te smelten als Rodinia. Rodinia is 700 miljoen jaar geleden uit elkaar gegaan. Toen, ongeveer 320 miljoen jaar geleden, ontstond Pangaea.
Er zijn patronen in de circulatie van de mantel (de laag onder de aardkorst) die mooi lijken te passen bij deze cyclus van 600 miljoen jaar, zei Li. Maar sommige minerale en gouden afzettingen en geochemische kenmerken in oude rotsen komen terug in een langere cyclus - een die dichter bij een miljard jaar ligt. In een nieuw artikel in het aprilnummer van het tijdschrift Precambrian Research en zojuist online gepubliceerd, betogen Li en zijn collega's dat de aarde eigenlijk twee gelijktijdige cycli heeft: een 600 miljoen jaar lange supercontinentcyclus en een miljard jaar lange superocean fiets. Elk supercontinent valt uiteen en hervormt door twee alternatieve methoden, veronderstellen de onderzoekers.
Een afwisselend patroon?
De twee methoden worden 'introversie' en 'extraversie' genoemd. Om introversie te begrijpen, stel je een supercontinent voor, omringd door een enkele superocean. Het continent begint in stukken te splitsen, gescheiden door een nieuwe, interne oceaan. Dan beginnen om welke reden dan ook subductieprocessen in deze nieuwe, interne oceaan. Op deze vurige plekken duikt de oceanische korst terug in de hete mantel van de aarde. De interne oceaan wordt terug gekauwd in het binnenste van de planeet. De continenten komen weer samen. Voilà - een nieuw supercontinent, omringd door dezelfde oude superocean die er eerder was.
Extraversie daarentegen creëert zowel een nieuw continent als een nieuwe superocean. In dit geval scheurt een supercontinent uit elkaar, waardoor die interne oceaan ontstaat. Maar deze keer vindt de subductie niet plaats in de interne oceaan, maar in de superocean die het splijtende supercontinent omringt. De aarde slikt de superocean in en sleept de splijtende continentale korst de wereld rond. Het supercontinent keert in wezen binnenstebuiten: de voormalige kustlijnen smelten samen om het nieuwe midden te vormen en het verscheurde midden is nu de kust. Ondertussen is de eens binnenzee een gloednieuwe superocean die het nieuwe supercontinent omringt.
Li en zijn collega's gebruikten modellering om te beweren dat introversie en extraversie de afgelopen 2 miljard jaar zijn afgewisseld. In dit scenario brak het supercontinent Nuna uiteen en vormde vervolgens Rodinia via introversie. Nuna's superocean overleefde zo en werd Rodinia's superocean, die wetenschappers Mirovoi hebben genoemd. Nuna en Rodinia hadden vergelijkbare configuraties, zei Li, wat het idee versterkt dat Nuna gewoon uit elkaar viel en vervolgens weer bij elkaar kwam.
Maar toen begon de oceanische korst van Mirovoi te verdwijnen. Rodinia viel uiteen toen zijn superocean verdween. Het sloeg terug aan de andere kant van de planeet als Pangaea. De nieuwe oceaan die zich vormde toen Rodinia scheurde, en toen werd het Pangea's superocean, bekend als Panthalassa.
De toekomst van de aarde
Pangaea scheurde natuurlijk uit elkaar om de continenten te worden die we vandaag kennen. De restanten van Panthalassa overleven als de oceanische korst in de Stille Oceaan.
De afgelopen 2 miljard jaar geschiedenis in het nieuwe onderzoek is aannemelijk, zei Mark Behn, een geofysicus aan het Boston College en Woods Hole Oceanographic Institution, die de diepe geschiedenis van de aarde bestudeert, maar niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. Het is echter moeilijk te weten of de onderzochte cycli een echt, fundamenteel patroon vertegenwoordigen.
'Je hebt maar drie iteraties, dus je probeert trends te extrapoleren uit niet heel veel cycli', zei Behn.
Als het afwisselende patroon standhoudt, zei Li, zal het volgende supercontinent worden gevormd door introversie. De interne oceanen die zijn ontstaan door de scheuring van Pangaea - de Atlantische, de Indische en de zuidelijke oceanen - zullen sluiten. De Stille Oceaan zal uitbreiden en de nieuwe superocean van het nieuwe continent worden. Wetenschappers noemen dit theoretisch toekomstig supercontinent Amasia. (Op dit moment krimpt de Stille Oceaan enigszins via subductie, maar dat patroon kan al dan niet honderden miljoenen jaren doorgaan.)
De toekomst van de supercontinent van de aarde blijft onduidelijk. Modellen die de bewegingen van de continenten van de aarde proberen te combineren met de interne dynamiek van de mantel kunnen helpen bepalen of de assemblagemethoden voor introversie / extraversie realistisch zijn, zei Li. De methoden die Li en zijn collega's gebruikten, waarbij ze moleculaire variatiepatronen in oude rotsen bestudeerden, zijn waarschijnlijk op de goede weg om deze fundamentele vragen van platentektoniek aan te pakken, zei Behn.
Uiteindelijk, zei Behn, komt de vraag neer op wat de plaattektoniek drijft. Niemand weet wat de start van subductie op een bepaalde plaats en tijd veroorzaakt, zei hij. Er is zelfs discussie over wanneer de aardplaten begonnen te sjollen. Sommige wetenschappers denken dat platentektoniek kort na de vorming van de aarde begon. Anderen denken dat het 3 miljard, 2 miljard of een miljard jaar geleden is begonnen.
'De gegevens voor deze dingen worden pas volwassen,' zei Behn, 'en we kunnen nu pas aan de slag.'
