Γιατί η Γη έχει τεκτονικές πλάκες;

Χωρίς τις τεκτονικές πλάκες ο πλανήτης μας θα ήταν ένας πολύ διαφορετικός τόπος. Η σταθερή ανακύκλωση του φλοιού της Γης μας παρέχει ένα σταθερό κλίμα, ορυκτά και κοιτάσματα πετρελαίου καθώς και ωκεανούς με μια ισορροπία χημικών ουσιών που στηρίζουν την ζωή. Ακόμα δίνει στην εξέλιξη μια ώθηση κάθε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.

Η Γη, εξ όσων γνωρίζουμε, είναι ο μοναδικός πλανήτης που διαθέτει την τεκτονική των λιθοσφαιρικών πλακών. Πώς όμως έγινε αυτό; Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι για να δημιουργηθεί η τεκτονική των πλακών o πλανήτης θα πρέπει να έχει το κατάλληλο μέγεθος: αν είναι πολύ μικρός η λιθόσφαιρά του – το στερεό τμήμα του φλοιού και του εξωτερικού μανδύα (πάνω μέρος) – θα είναι υπερβολικά πυκνή. Αν ο πλανήτης είναι υπερβολικά μεγάλος το ισχυρό βαρυτικό πεδίο του θα συμπιέζει τις όποιες πλάκες κρατώντας αυτές ακίνητες. Οι συνθήκες πρέπει επίσης να είναι οι κατάλληλες: τα πετρώματα που αποτελούν τον πλανήτη δεν πρέπει να είναι ούτε υπερβολικά θερμά, ούτε υπερβολικά ψυχρά, ούτε υπερβολικά υγρά, ούτε υπερβολικά ξηρά.

Ακόμη όμως κι αν υπάρχουν όλες αυτές οι συνθήκες, απαιτείται ένας επιπλέον κρίσιμος παράγοντας που πρέπει να έχει η λιθόσφαιρα. Με κάποιον τρόπο η λιθόσφαιρα θα πρέπει να έχει υποστεί ρωγμές έτσι ώστε το ένα κομμάτι να εισχωρεί κάτω από το άλλο. Σήμερα βλέπουμε αυτή τη διαδικασία, η οποία είναι γνωστή ως «κατάδυση» στο χείλος πολλών ωκεάνιων λεκανών, καθώς ο ψυχρός, πυκνός ωκεάνιος πυθμένας εισχωρεί κάτω από τον πιο αραιό ηπειρωτικό φλοιό και κατευθύνεται προς τον μανδύα.

Στα πρώτα στάδια της ζωής της ωστόσο η Γη ήταν πολύ θερμότερη από ό,τι σήμερα και αντί να έχει για έναν εύθρυπτο εξωτερικό φλοιό είχε μια κολλώδη σύσταση, στην οποία θα πρέπει να εμφανίστηκαν οι πρώτες ρωγμές. Πολλές ηλεκτρονικές προσομοιώσεις έχουν προσπαθήσει να διερευνήσουν κάτω από ποιες συνθήκες θα μπορούσε να δημιουργηθεί ένα ρήγμα στον φλοιό που θα έσπαγε αυθόρμητα, ως τώρα όμως έχουν όλες αποτύχει.

ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΛΑΚΩΝ



1.Το μάγμα ανεβαίνει από την ασθενόσφαιρα στις μεσο-ωκενιες ράχες.
2. Ο νέος φλοιός ψύχεται και απομακρύνεται από την ράχη.
3. Ο πυκνότερος ωκεάνειος φλοιός (πιο ψυχρός τώρα) αρχίζει να βυθίζεται πάλι πίσω στο μανδύα
4. Η τήξη της πλάκας δημιουργεί ηφαίστεια στον υπερκείμενο φλοιό.

 

Ένα καυτό λοφίο υλικού από τον μανδύα θα μπορούσε να έχει προκαλέσει την πρώτη οπή, αφήνοντας να ξεχυθεί υλικό προς τα πάνω από τα κατώτερα στρώματα. Ή ίσως η αιτία να ήταν κάποιος αστεροειδής ή κομήτης, που όταν προσέκρουσε πάνω στη Γη να τρύπησε την εξωτερική επιφάνεια πυροδοτώντας έτσι μια αλυσίδα γεγονότων, η οποία δημιούργησε τις πρώτες κινούμενες πλάκες.

Ένας άλλος μεγάλος άγνωστος είναι το πότε μπορεί να έχει συμβεί αυτό. Υπάρχουν ελάχιστα στοιχεία στον ωκεάνιο φλοιό επειδή το μεγαλύτερο μέρος του δεν είναι αρκετά παλαιό – ο ωκεάνιος φλοιός συνήθως έχει καταστραφεί στις ζώνες της κατάδυσης, μόλις 200 εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία του. Όσα στοιχεία του ωκεάνιου φλοιού έχουν γλιτώσει από την κατάδυση δίνουν ωστόσο κάποιες ενδείξεις. Οι οφιόλιθοι είναι σκλήθρες (μικρές λεπτές φέτες) παλαιού ωκεάνιου φλοιού οι οποίες αντί με την κατάδυση να κατευθυνθούν προς τα κάτω, σπρώχτηκαν στο επάνω μέρος του ηπειρωτικού φλοιού. Μια πρόσφατη μελέτη χρονολόγησε έναν τέτοιο οφιόλιθο στη Γροιλανδία βρίσκοντας τον ότι έχει ηλικία έως 3,8 δισ. ετών: πρόκειται για την παλαιότερη ένδειξη τεκτονικής των πλακών που έχει βρεθεί ως σήμερα.

Όποια κι αν είναι η ακριβής χρονολογία της έναρξης της τεκτονικής των πλακών αυτή έχει διαμορφώσει και αναμορφώσει ξανά και ξανά έκτοτε την επιφάνεια του πλανήτη μας. Αυτή η διαδικασία ανακυκλώνει το νερό, τον άνθρακα και το άζωτο, δημιουργώντας με αυτό τον τρόπο ένα περιβάλλον που είναι τέλειο για τη ζωή. Έχει, επίσης, δημιουργήσει μεγάλο μέρος των αποθεμάτων πετρελαίου, φυσικού αερίου και ορυκτών που υπάρχουν στη Γη – συμπιέζοντας και ψήνοντας τα αποθέματα πετρωμάτων ακριβώς στον βαθμό που χρειαζόταν. Τα ηφαίστεια που απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και η τριβή των τεκτονικών πλακών λειτουργούν μαζί για να διατηρούν το κλίμα βιώσιμο.

Οι κινήσεις των τεκτονικών πλακών κάνουν επίσης τους ωκεανούς να ανοίγουν και να κλείνουν, τα βουνά να ανεβαίνουν και να κατεβαίνουν, τις ηπείρους να ενώνονται και να χωρίζονται. Κάθε 500 ως 700 εκατομμύρια χρόνια η τεκτονική των πλακών ενώνει τις ηπείρους σχηματίζοντας μια υπερήπειρο. Η τελευταία υπερήπειρος ή Παγγαία υπήρξε πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια και σε περίπου 250 εκατομμύρια χρόνια οι ήπειροι θα συγκρουστούν ξανά μεταξύ τους.

Όταν αυτοί οι υπερήπειροι σπάνε αργά-αργά, αποχωρίζοντας μάζες ξηράς και σχηματίζοντας ρηχές θάλασσες, η εξέλιξη κινείται με πολύ μεγάλες ταχύτητες, σχηματίζοντας αμέτρητα νέα είδη, τα οποία εποικίζουν τα νέα περιβάλλοντα που δημιουργούνται.

Τελικά, η λιθόσφαιρα θα σταματήσει να κινείται, καθώς η Γη θα ψυχρανθεί και τα ρεύματα μεταφοράς στον μανδύα θα είναι πολύ αδύναμα ώστε να δώσουν ώθηση στις πλάκες. Κανείς δεν γνωρίζει για πόσο ακόμη θα συνεχιστεί η τεκτονική των πλακών ή αν θα σταματήσει προτού ο πλανήτης μας ‘φαγωθεί’ από τον Ήλιο. Ας μην ανησυχούμε όμως ιδιαίτερα για αυτό: ώσπου να συμβεί οι άνθρωποι μάλλον θα αποτελούν μια μακρινή ανάμνηση στη ζωή της Γης.



Η λιθόσφαιρα – το εξωτερικό τμήμα της Γης – χωρίζεται σε μικρό αριθμό πλακών που ‘επιπλέουν’ και κινούνται ανεξάρτητα η μία με την άλλη πάνω στο μανδύα της Γης. Το μεγαλύτερο μέρος της σεισμικής δραστηριότητας της Γης συμβαίνει στα όρια αυτών των πλακών. Τώρα, η επιφάνεια της Γης συντίθεται από δώδεκα περίπου μεγάλες πλάκες και αρκετές μικρότερες. Μέσα στα όρια κάθε πλάκας, οι βράχοι του γήινου φλοιού κινούνται ως ενιαίο άκαμπτο σώμα με μικρή κάμψη και λίγες ηφαιστειακές ή σεισμικές εκδηλώσεις. Τα όρια των πλακών καθορίζονται από στενές ζώνες, πάνω στις οποίες εκδηλώνεται το 80% της ηφαιστειακής και σεισμικής δραστηριότητας.

Κάθε πλάκα είναι φτιαγμένη από ένα συμπαγή μανδύα βράχων και κρυστάλλων που ονομάζεται λιθόσφαιρα, για να διακρίνεται από τη βαθύτερη ασθενόσφαιρα, στην οποία οι βράχοι βρίσκονται σε μεγαλύτερη θερμοκρασία και έτσι υφίστανται πλαστική παραμόρφωση, όταν υπόκεινται σε τεκτονικές πιέσεις. Οι κινήσεις του μανδύα προκύπτουν από την ανάγκη να μεταφερθεί στην επιφάνεια της Γης η θερμοκρασία που παράγεται εξαιτίας της ραδιενεργού αποσύνθεσης. Για αυτό άλλωστε τα πρότυπα μεταγωγής της ενέργειας ποικίλουν ανάλογα με το χρόνο. Αυτό φαίνεται ενίοτε από τις αλλαγές στα όρια των πλακών.