Ученые раскрыли скрытые силы, заставляющие континенты подниматься

Ученые из Саутгемптонского университета нашли ответ на одну из самых загадочных проблем в тектонике плит: как и почему «стабильные» части континентов постепенно поднимаются, формируя одни из величайших топографических объектов планеты. Они обнаружили, что при распаде тектонических плит в глубинах Земли запускаются мощные волны, способные поднять поверхность континентов более чем на километр.

Это исследование помогает разрешить давнюю загадку о динамических силах, формирующих и связывающих одни из самых впечатляющих форм рельефа Земли — обширные топографические объекты, называемые «уступами» и «плато», которые глубоко влияют на климат и биологию. Новая работа, результаты которой опубликованы 8 августа в журнале Nature, изучила влияние глобальных тектонических сил на эволюцию ландшафтов на протяжении сотен миллионов лет.

«Ученые давно подозревали, что крутые километровые уступы, такие как классический пример, окружающий Южную Африку, формируются при рифтогенезе и последующем распаде континентов. Однако объяснить, почему внутренние части континентов, далекие от таких уступов, поднимаются и подвергаются эрозии, оказалось гораздо сложнее. Связан ли этот процесс с формированием этих высоких уступов? Проще говоря, мы не знали», — сказал профессор Том Гернон, ведущий автор исследования.

Команда использовала передовые компьютерные модели и статистические методы, чтобы изучить, как поверхность Земли реагировала на распад континентальных плит. Они обнаружили, что при разделении континентов растяжение коры вызывает волновые движения в мантии Земли. Скорость этих «волн» мантии в моделях (около 15–20 километров за миллион лет) близко соответствовала скорости масштабных эрозионных событий, прокатившихся по ландшафту Южной Африки после распада древнего суперконтинента Гондвана.

Ученые полагают, что эта волна конвективно удаляет слои пород с континентальных «корней». «Подобно тому, как воздушный шар сбрасывает балласт, чтобы подняться выше, эта потеря материала заставляет континенты подниматься — процесс, называемый изостазией», — пояснил профессор Саша Бруне из GFZ в Потсдаме. Моделирование эволюции ландшафта показало, что мигрирующая мантийная нестабильность вызывает волну поверхностной эрозии, длящуюся десятки миллионов лет. Эта интенсивная эрозия удаляет огромную массу пород, что заставляет поверхность подниматься дальше, формируя приподнятые плато.

Исследование дает новое объяснение загадочным вертикальным движениям кратонов вдали от окраин континентов. Команда пришла к выводу, что одна и та же цепь мантийных возмущений, которая заставляет алмазы быстро подниматься из глубин Земли, также фундаментально формирует континентальные ландшафты, влияя на множество факторов — от регионального климата и биоразнообразия до моделей расселения людей.