Når en varm plume af sten stiger gennem jordens mantel for at punktere den overliggende skorpe, kan den skabe ikke kun en vulkansk havø, men også en svulme i havbunden hundreder til tusinder af kilometer lang. Over tid bliver øen båret væk af den underliggende tektoniske plade, og plume springer ud en anden ø på sin plads., I løbet af millioner af år kan dette geologiske hotspot producere en kæde af efterfølgende øer, hvor livet kan blomstre midlertidigt, før øerne synker, en efter en, tilbage i havet.
jorden er fyldt med snesevis af hotspots, herunder dem, der producerede øen kæder af Ha .aii og Galapagos. Mens processen, hvormed vulkanske øer dannes, er den samme fra kæde til Kæde, den tid, som enhver ø tilbringer over havets overflade, kan variere meget, fra et par millioner år for Galapagos til over 20 millioner for De Kanariske Øer., En ø alder kan bestemme liv og landskaber, der udvikler sig der. Og alligevel er mekanismerne, der sætter en øs levetid, stort set ukendte.nu har forskere ved MIT en ide om de processer, der bestemmer en vulkansk øs alder. I et papir, der blev offentliggjort i dag i Science Advances, rapporterer de en analyse af 14 store vulkanske økæder rundt om i verden. De fandt, at en øs alder er relateret til to vigtigste geologiske faktorer: hastigheden på den underliggende plade og størrelsen på svulmen genereret af hotspot-plume.,hvis en ø ligger på en hurtigt bevægende plade, vil den sandsynligvis have en kort levetid, medmindre den, som det er tilfældet med Ha .aii, også blev skabt af en meget stor fane. Røgsøjlen, der gav anledning til Hawaii-øerne er blandt de største på Jorden, og mens Pacific plade, som Hawaii sidder, er forholdsvis hurtig sammenlignet med andre oceaniske plader, det tager lang tid for pladen til at glide over røgsøjlen er ekspansiv svulme op.,
forskerne fandt, at dette samspil mellem tektoniske hastighed og røgsøjlen størrelsen forklarer, hvorfor Hawaii-øerne vare over havet for millioner år længere end de ældste Galapagos-Øerne, som også sidder på plader, der bevæger sig med samme hastighed, men over en meget mindre røgsøjlen. Til sammenligning sidder De Kanariske øer, blandt de ældste ø-kæder i verden, på den langsomt bevægende Atlanterhavsplade og over en relativt stor fane.,
“disse ø-kæder er dynamiske, insulære laboratorier, som biologer længe har fokuseret på,” siger den tidligere mit-kandidatstuderende Kimberly Huppert, undersøgelsens hovedforfatter. “Men udover undersøgelser af individuelle kæder er der ikke meget arbejde, der relaterede dem til processer på den faste jord, kilometer under overfladen.,”
“kan Du forestille dig alle disse organismer, der lever på en slags løbebånd lavet af øer, ligesom stepping stones, og de er under udvikling, er forskellige, migrering til nye øer, og de gamle øer er ved at drukne,” tilføjer Taylor Perron, lektor lederen af MIT ‘ s Afdeling af Jorden, Atmosfærisk og Planetary Sciences. “Hvad Kim har vist, er, at der er en geofysisk mekanisme, der styrer, hvor hurtigt denne tredemølle bevæger sig, og hvor længe ø-kæderne går, før de falder af enden.,”
Huppert og Perron var medforfatter til undersøgelsen med Leigh Royden, professor i jord -, atmosfæriske og planetariske videnskaber ved MIT.
Synker en blæselampe
Den nye undersøgelse er en del af Huppert er MIT speciale arbejde, hvor hun så primært på udviklingen af vulkanske landskaber på øen kæder, Hawaii-øerne i særdeleshed. Da hun studerede de processer, der bidrager til øerosion, gravede hun op en kontrovers i litteraturen om de processer, der får havbunden til at kvælde omkring hotspot-øerne.,
” ideen var, hvis du opvarmer noget af bunden af pladen, kan du få den til at gå virkelig hurtigt op ved blot termisk løft, dybest set som en blæselampe under pladen,” siger Royden.
hvis denne ID.er korrekt, skal afkøling af den opvarmede plade på samme måde få havbunden til at aftage, og øerne til sidst synker tilbage i havet. Men ved at studere alderen på druknede øer i hotspot-kæder rundt om i verden fandt Huppert, at Øer drukner hurtigere end nogen naturlig kølemekanisme kunne forklare.,
“så det meste af denne hævning og synkning kunne ikke have været fra opvarmning og afkøling,” siger Royden. “Det måtte være noget andet.”
Hupperts observation inspirerede gruppen til at sammenligne store vulkanske økæder i håb om at identificere mekanismerne for øopløftning og synkning — hvilket sandsynligvis er de samme processer, der sætter en øs levetid eller tid over havets overflade.
Evolution, på et løbebånd
I deres analyse, forskerne kiggede på 14 vulkansk ø kæder rundt om i verden, herunder Hawaii, Galapagos, og de Kanariske øer., For hver ø kæde, de bemærkede den retning, i hvilken den underliggende tektoniske plade bevægede sig og målte pladens gennemsnitlige hastighed i forhold til hotspot. De målte derefter i retning af hver ø-kæde afstanden mellem begyndelsen og slutningen af svulmen eller hævning i skorpen, skabt af den underliggende fane., For hver ø kæde, de delte dønningsafstanden med pladehastighed for at nå frem til et tal, der repræsenterer den gennemsnitlige tid, en vulkansk ø skulle tilbringe oven på plume ‘ s dønning — hvilket skulle bestemme, hvor længe en ø forbliver over havets overflade, før den synker ned i havet.
Når forskerne sammenlignede deres beregninger med den faktiske alderen på hver enkelt ø i hver af de 14 kæder, herunder øerne, der havde for længst sunket under havets overflade, de fandt en stærk sammenhæng mellem den tid der bruges på toppen af bølgerne og den typiske mængde af tid, at øer, der ligge over havets overflade., En vulkansk øs levetid, konkluderede de, afhænger af en kombination af den underliggende plades hastighed og størrelsen på plume, eller svulme, som den skaber.
Huppert siger, at de processer, der sætter en øs alder, kan hjælpe forskere med bedre at forstå biodiversitet og hvordan livet ser anderledes ud fra en økæde til en anden.
” Hvis en ø tilbringer lang tid over havets overflade, giver det lang tid for speciering at spille ud,” siger Huppert., “Men hvis du har en ø-kæde, hvor du har øer, der drukner hurtigere, vil det påvirke faunaens evne til at udstråle til nabolande, og hvordan disse øer er befolket.”
forskerne hævder, at vi på en eller anden måde har samspillet mellem tektonisk hastighed og plume størrelse at takke for vores moderne forståelse af evolution.,
“Du kigger på en proces i solidt på Jorden, hvilket er medvirkende til, at Galapagos er en meget hurtig bevægelse løbebånd, med øer, der flytter sig meget hurtigt, med ikke lang tid at nedbryde, og det var det system, der førte til, at folk opdager, evolution,” Royden noter. “Så på en måde satte denne proces virkelig scenen for mennesker til at finde ud af, hvad evolution handlede om ved at gøre det i dette mikrokosmos. Hvis der ikke havde været denne proces, og Galapagos ikke havde været på den korte opholdstid, hvem ved hvor lang tid det ville have taget for folk at finde ud af det.,”
denne forskning blev delvis støttet af NASA.