De aarde heeft op drie momenten in haar geschiedenis de geologische activiteit in een hogere versnelling gegooid. Tijdens deze periodes bewogen de tektonische platen 30 tot 50 procent sneller dan normaal. De vulkanische activiteit en gebergtevorming die daardoor ontstonden, hielpen bij het creëren van supercontinenten. De drie ‘geologische oerknallen’ speelden mogelijk een belangrijke rol in de evolutie van leven op aarde.
Hoe gedroegen de gigantische tektonische platen van de aarde zich in het verleden? Dat is een vraag die geoloog Kent Condie en zijn collega’s van het New Mexico Instituut voor Mijnbouw en Technologie graag willen beantwoorden.
In 2014 suggereerden ze dat de platen tegenwoordig sneller bewegen dan zo’n miljard jaar geleden. Die conclusie volgde uit een analyse van verschillende soorten gegevens, waaronder magnetische aanwijzingen uit oud gesteente. Het magnetisme kan aangeven waar op aarde de platen zich op een gegeven moment in de geschiedenis begaven. Aan de hand daarvan kan worden geschat hoe snel ze in de loop van de tijd bewogen.
Opborrelende supercontinenten
Condie en zijn collega’s hebben nu meer gegevens geanalyseerd. Daaruit blijkt dat er toch geen aanwijzingen zijn die suggereren dat de tektonische platen alleen maar steeds sneller gingen bewegen. In plaats daarvan vonden de onderzoekers een ander, intrigerender patroon: op drie momenten in de aardse geschiedenis – 600, 1100 en 1850 miljoen jaar geleden – voerden de tektonische platen hun tempo enkele tientallen miljoenen jaren op. Hierdoor lag de gemiddelde snelheid van de plaatbeweging op aarde op dat moment tussen de 30 en 50 procent hoger dan gebruikelijk.
Tegelijkertijd piekten tijdens deze periodes de vulkanische activiteit en de vorming van bergen. Dit luidde de vorming van supercontinenten in: Nuna, zo’n 1,85 miljard jaar geleden; Rodinia, ongeveer 1,1 miljard jaar geleden; en de samensmelting van landmassa’s zo’n 600 miljoen jaar geleden die zou leiden tot het ontstaan van Pangea.
Hete pluim
‘Er gebeurde iets dramatisch tijdens deze periodes, iets dat al deze systemen beïnvloedde’, zegt Condie. ‘Dat moet iets in de aardmantel zijn geweest.’ Hij presenteerde de nieuwe inzichten vorige week op een online bijeenkomst van de Geological Society of America.
De onderzoekers menen bewijs te zien van een grootschalige geologische cyclus. Deze begint met de dood van een supercontinent. Wanneer deze opbreekt, zinken sommige stukken van de aardkorst naar de mantel – een dikke laag van heet gesteente tussen de korst en de kern van de aarde. Volgens Condie duurt het zo’n 100 tot 200 miljoen jaar voordat deze stukken tot de onderste regionen van de aardmantel zijn afgezakt.
Daar aangekomen zorgen de temperatuur en druk ervoor dat de voormalige korst omgevormd wordt tot een pluim van uitzonderlijk heet gesteente. Deze stijgt geleidelijk weer terug naar het aardoppervlak. ‘Wanneer die hete pluim de onderkant van de tektonische platen raakt, zorgt het ervoor dat de platen sneller gaan bewegen’, vervolgt Condie. ‘Dit zorgt er op zijn beurt weer voor dat orogenese [gebergtevorming] toeneemt.’
Nieuw regime
‘Er is een lopende discussie over de vraag of de aardkorst dan wel de onderliggende aardmantel de snelheid van de tektonische platen dicteert’, zegt geoloog Hugo Olierook van de Curtin Universiteit in Australië. ‘Het idee dat de diepe aardmantel de snelheid van de platen bepaalt vlak voor de samenkomst van een supercontinent is fascinerend.’
Eerder dit jaar kwamen Olierook en zijn collega’s met bewijs dat alle tektonische platen op aarde plotseling met 25 tot 50 procent afremden tijdens het Krijt, zo’n 110 miljoen jaar geleden. Ook zij linkten dit aan de terugkeer van korst naar de aardmantel.
‘Soms zorgt de herstructurering van tektonische platen ervoor dat ze vastlopen. Dit remt ze voor een periode van enkele miljoenen tot tientallen miljoenen jaren af, totdat ze zich kunnen aanpassen aan het nieuwe regime’, zegt Olierook.
Invloed op leven
‘Ik denk dat deze verandering in het Krijt anders is en niet gerelateerd aan de drie ‘oerknallen’’, zegt Condie. Toch duurt het misschien nog jaren voordat we volledig begrijpen waarom de platen plotseling versnellen of afremmen.
Ongeacht hun oorzaak hebben de drie geologische oerknallen mogelijk invloed gehad op het aardse leven. Volgens Condie is het wellicht geen toeval dat twee van de drie periodes ruwweg samenvallen met belangrijke momenten in de historie van het leven: de verschijning van complexe cellen ongeveer 1,7 miljard jaar geleden en de opkomst van dieren zo’n 600 miljoen jaar terug.
‘De pluimen pompten koolstofdioxide in de atmosfeer’, zegt Condie. ‘Dat zou denk ik een effect op het leven kunnen hebben.’
