Zrozumienie znaczenia magmy w procesie kształtowania naszej planety
Badanie tektoniki płyt może pomóc nam zrozumieć, w jaki sposób zmieniała się powierzchnia naszej planety i przewidzieć możliwe przyszłe zdarzenia. Naukowcy często koncentrują się na punktach, w których płyty tektoniczne stykają się ze sobą, ponieważ to właśnie tam występuje wiele interesujących zjawisk górotwórczych, a także trzęsienia ziemi i aktywność wulkaniczna. „Występowanie wulkanów na granicach płyt świadczy o istnieniu magmy (płynnej skały) zarówno na tych granicach, jak i pod nimi”, zauważa Richard Katz(odnośnik otworzy się w nowym oknie), główny badacz projektu RIFT-O-MAT z Uniwersytetu w Oksfordzie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Zjednoczonym Królestwie. „Uważam, że warto w tym kontekście zapytać o sposób, w jaki magma wpływa na mechanikę tektoniki płyt. Miałem wrażenie, że wciąż jest tam do odkrycia wiele mechanizmów”.
Stany ciekłe i stałe w strefach ryftu
Dzięki wsparciu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Katz był w stanie dokładniej zbadać tę kwestię. „Projekt RIFT-O-MAT skupiał się na mechanicznych oddziaływaniach stanów ciekłych i stałych w strefach ryftu”, wyjaśnia badacz. Mowa o strefach, w których magma unosi się ku powierzchni, co prowadzi do aktywności geologicznej, takiej jak erupcje wulkaniczne i powstawanie gorących źródeł. Katz chciał również zająć się lodem i wodą w lodowcach, gdzie występują podobne oddziaływania między cieczami i ciałami stałymi. Współpracując z badaczami w stopniu doktora - Adiną Pusok i Yuanem Li, a także doktorantem Hanwenem Zhangiem i Dave'em Mayem, Katz opracował zaawansowane ramy matematyczne i programistyczne, które pozwoliły na badanie pękania skał wywołanego przez płyny. Następnie badacze wykorzystali te rozwiązania w celu modelowania ryftu wschodnioafrykańskiego. „Badania Hanwena nad mechanizmami oddziaływań między cieczami i ciałami stałymi w lodzie realizowane w ramach pracy doktorskiej pokazały nam sposób prowadzenia badań pęknięć spowodowanych przez płyny”, zauważa Katz. Do zespołu dołączył także Tim Davis, ekspert w dziedzinie wałów magmowych. „Tim przyczynił się istotnie do zrozumienia, jak powstają megawały osiągające długość około 1000 kilometrów bez erupcji”, dodaje Katz.
Powstawanie magmy i tektonika płyt
Te przełomowe osiągnięcia przełożyły się na szereg fundamentalnych odkryć. Dzięki modelowaniu badacze wykazali, że proces powstawania i przemieszczania się magmy może istotnie zmniejszyć siłę wymaganą do rozerwania płyty tektonicznej. Nowe odkrycia dotyczące megawałów pokazują również, że nie są one z natury wysokociśnieniowe i są w stanie rozciągać się na odległości ponad 1000 kilometrów, ponieważ rozszerzają się w dół. Badania rzuciły także nowe światło na zmiany poziomu mórz w plejstocenie dzięki odkryciu nieznanych dotąd powiązań z rozstawem uskoków grzbietu śródoceanicznego. Katz informuje, że wkrótce ukaże się praca wyjaśniająca tę teorię. Zespół badaczy skupionych wokół projektu połączył obserwacje dotyczące powstawania magmy z wnioskami dotyczącymi tektoniki płyt. „Dzięki temu możemy zrozumieć, dlaczego nasz świat wydaje się być tak wyjątkowy”, zauważa Katz. „Jeśli nasza planeta, tektonika płyt i środowisko sprzyjające rozwojowi życia nie są wyjątkowe, dzięki badaniom wiemy, jakie warunki muszą zostać spełnione, by mogły wystąpić podobne zjawiska”.
Oceanografia fizyczna oceanu magmy
Katz pracuje obecnie nad teoriami dotyczącymi oceanografii fizycznej podstawowego oceanu magmy - warstwy stopionej skały na samym dnie płaszcza Ziemi, aby lepiej zrozumieć makroskopowe zachowanie skał. „Wykorzystuję pomysły opracowane w ramach projektu RIFT-O-MAT w celu badania wulkanów błotnych, których erupcje skutkują wyrzutem błota bogatego w metan”, wyjaśnia. „Współpracuję również z Adiną, która wykłada na Oksfordzie, skupiając się na problemach dotyczących częściowego topnienia płaszcza Ziemi. Wracanie do dawnych koncepcji ze świeżymi punktami widzenia bywa owocne, dlatego któregoś dnia z pewnością wrócę do projektu RIFT-O-MAT”.
