Når en hot sky av steinen stiger opp gjennom Jordens mantel å punktere overliggende skorpe, det kan skape ikke bare et vulkansk ocean island, men også en svelle i havbunnen hundrevis til tusenvis av kilometer lang. Over tid øya er revet med av den underliggende tektoniske plate, og den sky spretter ut en annen øy i dens sted., Over millioner av år, har denne geologiske hotspot kan produsere en kjede av etterfølgende øyene, som livet kan blomstre midlertidig før øyene vask, én etter én, tilbake i sjøen.
Jorden er pocked med dusinvis av hotspots, inkludert de som produserte øya chains of Hawaii og Galapagos. Mens den prosessen som vulkanske øyer form er lik fra kjede til kjede, tiden at noen island tilbringer over havet kan variere mye, fra noen få millioner år i tilfelle av Galapagos til over 20 millioner kroner for Kanariøyene., En øy alderen kan avgjøre liv og landskap som utvikler seg der. Og ennå mekanismene som satte en øyas levetid er i stor grad ukjent.
Nå har forskere ved MIT har en idé om de prosesser som bestemmer hva som er en vulkansk øy alder. I en artikkel publisert i dag i Vitenskap, Fremskritt, de rapporterer en analyse av 14 store vulkanske øya kjeder over hele verden. De fant at en øy alder er knyttet til to viktigste geologiske faktorer: hastigheten av den underliggende platen og størrelse på swell generert av hotspot-sky.,
For eksempel, hvis en øy som ligger på en rask bevegelse plate, det er sannsynlig å ha en kort levetid, mindre, som er tilfellet med Hawaii, det var også laget av en meget stor sky. Den sky som ga opphav til Hawaii-øyene er blant de største på Jorden, og mens Pacific plate som Hawaii sitter er relativt rask i forhold til andre oseaniske plater, det tar lang tid for platen til å gli over den sky ekspansive hovne opp.,
forskerne fant at dette samspillet mellom tektoniske hastighet og sky størrelse forklarer hvorfor Hawaii vedvare over havet for millioner år lenger enn de eldste Galapagos-Øyene, som også sitter på plater som reiser i samme hastighet, men over en mye mindre sky. Ved sammenligningen, Kanariøyene, blant de eldste øya kjedene i verden, sitte på langsomme Atlantic plate og over en relativt stor sky.,
«Disse øya kjedene er dynamiske, insular laboratorier som biologer har lenge fokusert på, sier tidligere MIT graduate student Kimberly Huppert, studiet er hovedforfatter. «Men i tillegg til studier på enkelte kjeder, det er ikke mye arbeid som knyttet dem til prosesser på Jorden, kilometer under overflaten.,»
«Du kan forestille deg alle disse organismene lever på en slags tredemølle laget av øyene, som stepping steiner, og de er i utvikling, divergerende, migrere til nye øyer, og den gamle øyene er drukning, sier Taylor Perron, førsteamanuensis leder av MIT’ s Department of Earth, Atmosfærisk og Planetary Sciences. «Hva Kim har vist er det en geofysiske mekanisme som styrer hvor fort denne tredemøllen er i bevegelse og hvor lenge øya kjeder gå før de slipper ut i slutten.,»
Huppert og Perron, medforfatter av studien med Leigh Royden, professor i jorden, atmosfærisk og planetary sciences ved MIT.
Senkingen av en blowtorch
Den nye studien er en del av Huppert ‘ s MIT avhandlingen arbeid, der hun så seg i hovedsak på utvikling av landskap på vulkansk øy kjeder, Hawaii-øyene i særdeleshet. Ved å studere de prosesser som bidrar til øya erosjon, hun gravde opp en uenighet i litteraturen om de prosessene som fører til havbunnen for å hovne opp rundt hotspot-øyene.,
«ideen var, hvis du varme noen av undersiden av platen, kan du gjøre det gå opp veldig fort, bare ved termisk friinntekten, i utgangspunktet som en blowtorch under platen,» Royden sier.
Hvis denne ideen er riktig, så er av samme token, kjøling av oppvarmet plate skal føre til havbunnen til å avta og øyer til slutt synke tilbake i havet. Men i å studere tidene av druknet øyene i sone kjeder over hele verden, Huppert fant at øyene drukne i et raskere tempo enn noen naturlig kjøling mekanisme som kunne forklare.,
«Så det meste av denne hevingen og senkingen kunne ikke ha vært fra oppvarming og kjøling,» Royden sier. «Det måtte være noe annet.»
Huppert er observasjon inspirert gruppen for å sammenligne store vulkanske øya kjedene i håp om å identifisere de mekanismer av øya hevingen og senkingen — der det er sannsynlig at de samme prosessene som setter en øy ‘ s levetid, eller tid over havet.
Evolusjon, på en tredemølle
I sin analyse, så forskerne på 14 vulkansk øy kjeder over hele verden, inkludert Hawaii, Galapagos, og Kanariøyene., For hver øy kjede, de bemerket retning som den underliggende tektoniske platen beveget seg og målt platen er gjennomsnittlig hastighet i forhold til hotspot. De er da målt i retning av hvert island chain, avstanden mellom begynnelsen og slutten av dønninger, eller friinntekt i jordskorpen, som er opprettet av den underliggende sky., For hver øy-kjeden, har de delt den svelle avstand av plate hastighet for å komme frem til et tall som representerer den gjennomsnittlige tiden en vulkansk øy bør bruke på toppen av skyen er hovne opp — som skal bestemme hvor lenge en øy er fortsatt over havet, før det synker i havet.
Når forskerne sammenlignet med deres beregninger med den faktiske alderen hver øy i hver av de 14 kjeder, inkludert øyene som hadde lenge siden senket under havoverflaten, de fant en sterk korrelasjon mellom tid brukt på toppen av det hovne opp og den typiske mengden av tid som øyene er fortsatt over havet., En vulkansk øy ‘ s levetid, de konkluderte med, avhenger av en kombinasjon av de underliggende plate hastighet og størrelse på sky, eller hovne opp som den skaper.
Huppert sier at de prosesser som er satt en øy alder kan hjelpe forskere med å bedre forstå biologisk mangfold og hvordan livet ser annerledes ut fra en øy kjede til en annen.
«Hvis en øy tilbringer lang tid over havet, som gir en lang tid for speciation å spille ut,» Huppert sier., «Men hvis du har en øy kjede hvor du har øyer som drukner i et raskere tempo, så vil det påvirke muligheten til fauna til å stråle til nærliggende øyer, og hvordan disse øyene er bebodd.»
forskerne posit at, i en viss forstand, vi har samspillet av tektoniske hastighet og sky størrelse til å takke for vår moderne forståelse av evolusjon.,
«Du ser på en prosess i Jorden som er å bidra til at Galapagos er en svært rask bevegelse tredemølle, med øyer flytting av svært raskt, med ikke lang tid å avta, og dette var systemet som førte til folk å oppdage evolusjon,» Royden notater. «Så i en viss forstand er denne prosessen virkelig satte scenen for mennesker å finne ut av hva utviklingen var om, ved å gjøre det på denne mikrokosmos. Hvis det ikke hadde vært denne prosessen, og Galapagos ikke hadde vært på så kort botid, som vet hvor lang tid det ville ha tatt for folk å finne det ut.,»
Denne forskningen ble støttet, delvis, av NASA.