Ο φλοιός της Γης διαλύεται στα ανοικτά της βορειοδυτικής ακτής του Ειρηνικού - Οι πλάκες «πεθαίνουν»

Για πρώτη φορά με τόση ακρίβεια οι ερευνητές κατέγραψαν ένα σπάνιο γεωλογικό φαινόμενο: πώς μια ζώνη υποβύθισης, το σημείο όπου μια τεκτονική πλάκα βυθίζεται κάτω από μια άλλη, διαλύεται σταδιακά. Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο Science Advances, προσφέρει νέες πληροφορίες για τις δυναμικές διαδικασίες που διαμορφώνουν τον φλοιό της Γης και θέτει σημαντικά ερωτήματα σχετικά με τους μακροπρόθεσμους κινδύνους σεισμών στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό.

Οι ζώνες υποβύθισης είναι από τα πιο ισχυρά και σημαντικά γεωλογικά συστήματα της Γης. Μετακινούν ηπείρους, προκαλούν καταστροφικούς σεισμούς και ηφαιστειακές εκρήξεις και ανακυκλώνουν τον φλοιό του πλανήτη βυθίζοντάς τον στον μανδύα, αναφέρει το SciTechDaily.

Ωστόσο, αυτά τα κολοσσιαία συστήματα δεν διαρκούν για πάντα. Αν οι ζώνες υποβύθισης δεν τελείωναν ποτέ, οι ήπειροι θα συγκρούονταν και θα συγχωνεύονταν συνεχώς, εξαλείφοντας τους ωκεανούς και σβήνοντας τη γεωλογική ιστορία του πλανήτη. Για δεκαετίες, οι επιστήμονες έθεταν ένα βασικό ερώτημα: τι ακριβώς προκαλεί το τέλος αυτών των τεράστιων συστημάτων;

«Η δημιουργία μιας ζώνης υποβύθισης είναι σαν να προσπαθείς να σπρώξεις ένα τρένο ανηφορικά - απαιτεί τεράστια προσπάθεια», δήλωσε ο Brandon Shuck, γεωλόγος στο Louisiana State University και κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Αλλά μόλις αρχίσει να κινείται, είναι σαν το τρένο να τρέχει κατηφορικά, αδύνατο να σταματήσει. Για να τερματιστεί απαιτείται κάτι δραματικό - βασικά, ένα σιδηροδρομικό δυστύχημα».

Ένα φυσικό εργαστήριο στα ανοικτά του νησιού Βανκούβερ

Ακριβώς έξω από το νησί Βανκούβερ, στην περιοχή Cascadia, όπου οι πλάκες Juan de Fuca και Explorer κατεβαίνουν αργά κάτω από την πλάκα της Βόρειας Αμερικής, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι βρήκαν την απάντηση. Συνδυάζοντας την απεικόνιση σεισμικής αντανάκλασης - ουσιαστικά ένα υπερηχογράφημα του εσωτερικού της Γης - με εκτεταμένα δεδομένα σεισμών, η ομάδα παρατήρησε μια ζώνη υποβύθισης σε διαδικασία διάσπασης.

Οι σεισμικές μετρήσεις ελήφθησαν κατά τη διάρκεια του πειράματος CASIE21 (Cascadia Seismic Imaging Experiment) του 2021, το οποίο χρηματοδοτήθηκε από το NSF. Κατά τη διάρκεια αυτής της αποστολής, οι ερευνητές που επέβαιναν σε ένα πλοίο έστειλαν ηχητικά κύματα στον βυθό της θάλασσας και παρακολούθησαν τις ανακλάσεις τους χρησιμοποιώντας ένα υποβρύχιο σύστημα αισθητήρων μήκους 15 χιλιομέτρων. Τα δεδομένα παρήγαγαν λεπτομερείς εικόνες του υπεδάφους της περιοχής, αποκαλύπτοντας βαθιά ρήγματα και γραμμές ρήξης όπου η τεκτονική πλάκα αρχίζει να χωρίζεται.

Βλέποντας μια τεκτονική πλάκα να «πεθαίνει» σε πραγματικό χρόνο

«Είναι η πρώτη φορά που έχουμε μια σαφή εικόνα μιας ζώνης υποβύθισης που βρίσκεται στη διαδικασία να «πεθάνει»», δήλωσε ο Shuck. «Αντί να κλείνει ξαφνικά, η πλάκα διαλύεται κομμάτι κομμάτι, δημιουργώντας μικρότερες μικροπλάκες και νέα όρια. Έτσι, αντί για ένα μεγάλο σιδηροδρομικό δυστύχημα, είναι σαν να παρακολουθείς ένα τρένο να εκτροχιάζεται αργά, ένα βαγόνι κάθε φορά».

Η ομάδα παρατήρησε ρωγμές που διαπερνούν την ωκεάνια πλάκα, συμπεριλαμβανομένης μιας τεράστιας μετατόπισης όπου η πλάκα έχει υποχωρήσει κατά περίπου πέντε χιλιόμετρα. «Υπάρχει ένα πολύ μεγάλο ρήγμα που σπάει ενεργά την πλάκα», εξήγησε ο Shuck. «Δεν έχει αποκολληθεί ακόμη 100%, αλλά είναι κοντά».

Τα αρχεία σεισμών επιβεβαιώνουν το μοτίβο: κατά μήκος της ρωγμής μήκους 75 χιλιομέτρων, ορισμένα τμήματα εξακολουθούν να είναι σεισμικά ενεργά, ενώ άλλα είναι κατά έναν περίεργο τρόπο «ήσυχα». Μόλις ένα κομμάτι αποκοπεί εντελώς, δεν προκαλεί πλέον σεισμούς, επειδή τα πετρώματα δεν είναι πλέον κολλημένα μεταξύ τους», είπε. Αυτό το κενό σεισμικότητας είναι ένα ενδεικτικό σημάδι ότι μέρος της πλάκας έχει ήδη αποκολληθεί και το κενό μεγαλώνει αργά με την πάροδο του χρόνου.

Σταδιακή κατάρρευση των τεκτονικών πλακών

Η μελέτη διαπίστωσε ότι αυτή η διάσπαση συμβαίνει σταδιακά, μέσω αυτού που οι ερευνητές αποκαλούν «επεισοδιακό» ή «τμηματικό» τερματισμό. Αντί για μια ξαφνική ρήξη σε ολόκληρη την τεκτονική πλάκα, η πλάκα διαχωρίζεται σταδιακά, ένα τμήμα κάθε φορά. Τα μετασχηματιστικά όρια - ρήγματα όπου οι πλάκες ολισθαίνουν η μία πάνω στην άλλη - διαδραματίζουν βασικό ρόλο σε αυτήν τη διαδικασία. Λειτουργώντας σαν φυσικά ψαλίδια, αυτά τα ρήγματα κόβουν την πλάκα, κάθετα προς το σχίσιμο, επιτρέποντας σε ένα κομμάτι να αποκολληθεί και να σχηματίσει μια μικροπλάκα, ενώ η υποβύθιση συνεχίζεται στα γειτονικά τμήματα.

Καθώς αποσπάται σε μικρότερα κομμάτια, η μεγαλύτερη πλάκα χάνει την ορμή της - όπως όταν αποσυνδέονται τα βαγόνια από ένα τρένο που έχει ξεφύγει από τον έλεγχο - και τελικά σταματά να τραβιέται προς τα κάτω. Κάθε κομμάτι που αποσπάται είναι μια διαδικασία που διαρκεί αρκετά εκατομμύρια χρόνια, αλλά όλα αυτά τα επεισόδια μαζί σταματάνε σταδιακά ολόκληρο το σύστημα υποβύθισης.

Αυτή η επεισοδιακή διάσπαση βοηθά να εξηγηθούν τα αινιγματικά χαρακτηριστικά της ιστορίας της Γης που έχουν διατηρηθεί αλλού, όπως τα εγκαταλελειμμένα θραύσματα τεκτονικών πλακών και οι ασυνήθιστες εκρήξεις ηφαιστειακής δραστηριότητας. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα βρίσκεται στα ανοικτά της Μπάχα Καλιφόρνια, όπου οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει από καιρό απολιθωμένες μικροπλάκες - τα θραύσματα της κάποτε τεράστιας πλάκας Farallon.

Για δεκαετίες, οι ερευνητές γνώριζαν ότι αυτά τα θραύσματα πρέπει να είναι αποδείξεις για ζώνες υποβύθισης που έχουν υποχωρήσει, αλλά ο μηχανισμός που τα δημιούργησε δεν ήταν σαφής. Η Cascadia δίνει στους επιστήμονες το κομμάτι του παζλ, που έλειπε: οι ζώνες υποβύθισης δεν καταρρέουν σε ένα μόνο καταστροφικό γεγονός, αλλά ξετυλίγονται βήμα προς βήμα, αφήνοντας πίσω μικροπλάκες ως γεωλογικά αποδεικτικά στοιχεία.

Μελλοντικές επιπτώσεις

Και η διαδικασία δεν έχει τελειώσει. Καθώς κάθε θραύσμα αποσπάται, αναδιαμορφώνει την επιφάνεια της Γης. Τα σχισμένα άκρα μπορεί να δημιουργήσουν «παράθυρα πλάκας» όπου ανεβαίνει ο καυτός μανδύας, τροφοδοτώντας εκρήξεις ηφαιστειακής δραστηριότητας. Με την πάροδο του χρόνου, τα όρια των πλακών μετακινούνται, σχηματίζονται νέες μικροπλάκες και ο κύκλος επαναλαμβάνεται. «Είναι μια προοδευτική διάσπαση, ένα επεισόδιο κάθε φορά», είπε ο Shuck.

«Και αυτό ταιριάζει πολύ καλά με όσα βλέπουμε στα γεωλογικά αρχεία, όπου τα ηφαιστειακά πετρώματα γίνονται νεότερα ή παλαιότερα σε μια ακολουθία που αντικατοπτρίζει αυτή τη σταδιακή ρήξη».

Κοιτώντας μπροστά, οι ερευνητές διερευνούν εάν ένας μεγάλος σεισμός θα μπορούσε να προκαλέσει ρήξη σε μία από αυτές τις πρόσφατα ανακαλυφθείσες ρήξεις ή εάν οι ρήξεις θα μπορούσαν να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο διαδίδονται οι ρήξεις. Αν κι αυτά τα ευρήματα βοηθούν στη βελτίωση των μοντέλων για τον τρόπο με τον οποίο οι δομικές πολυπλοκότητες επηρεάζουν τη συμπεριφορά των σεισμών, δεν αλλάζουν σημαντικά τις προοπτικές κινδύνου για την Cascadia.

Η περιοχή παραμένει ικανή να προκαλέσει πολύ μεγάλους σεισμούς και τσουνάμι και η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτές οι νέες ρωγμές επηρεάζουν τα μοτίβα ρήξης θα βελτιώσει τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη των σεισμικών κινδύνων στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό.