Bladet Forskning

Den fjerde revolusjon

Mantelen i jordens indre påvirker jordplatenes bevegelser. Senter for jordens utvikling og dynamikk vil lage en modell for å beskrive dette. Slik vil de stå i spissen for geofagenes fjerde revolusjon.

Skrevet av: christian lund

Illustrasjon: CEED FEM FELT: Skisse over CEEDs fem tematiske forskningsområder. Jorden blir studert fra kjerne til atmosfære, og planetene trekkes også inn i forskningen. Den dynamiske jorden skal bygge en platetektonisk modell for de siste 1100 millioner år. Jordens kriser skal forske på den rollen som supervulkaner (LIPs) har for det globale klimaet og masseutslettelse. Den dype jorden har som ambisjon å forstå sammenhengen mellom overflaten og den dype mantelen som er kildeområdet for varmesøyler (plumes). Den visuelle jorden skal utvikle verktøy og databaser som integrerer platerekonstruksjoner med geodynamikk og klimamodellering, mens Utenfor jorden skal forske på likheter og ulikheter mellom jorden og de andre planetene. (Illustrasjon: CEED)

Vitenskapen om jordplatenes bevegelser og deformasjon har gått gjennom tre store revolusjoner. Den første var teorien om kontinentaldrift fra 1912. På 60-tallet fulgte to gjennombrudd tett på hverandre: teorien om havbunnspredning som noen år senere kulminerte med platetektonikken.

Kobler sterke miljøer

– Platetektonikken beskriver hvordan jordplatene beveger seg, men forklarer ikke drivkreftene. Derfor vil vi koble platetektonikken med prosesser i mantelen i jordens indre, slik som varmesøyler og varmestrømninger. Dermed kan vi forklare hvordan den flytende massen i jordens indre henger sammen med platene i jordens ytre. Dette vil vi igjen koble mot prosesser i atmosfæren og biosfæren, sier geologiprofessor Trond Helge Torsvik. Han leder Senter for jordens utvikling og dynamikk (CEED) ved Universitetet i Oslo.

– Ved å forklare disse sammenhengene vil vi stå i spissen for en fjerde revolusjon innenfor geofagene. Det kan vi gjøre ved å koble sammen sterke forskningsmiljøer i Norge og internasjonalt, sier Torsvik.

Det nye ambisiøse senteret springer ut av forskningsmiljøet ved Senter for geologiske prosessers fysikk (PGP), som avsluttet sin SFF-periode i 2012. PGP utviklet spisskompetanse innenfor store vulkanske prosesser og klima- og miljøforandringer. Torsvik har supplert dette miljøet med flere av sine forskerkolleger fra Norges geologiske undersøkelse (NGU). De har internasjonal bakgrunn fra platetektonikk og mantelprosesser.

Avslører varmesøylenes mysterier

Foto: CEED Trond Helge Torsvik (Foto: CEED) Ved hjelp av matematiske modeller skal senteret gå én milliard år tilbake i jordens historie. I denne perioden er det påvist en rekke supervulkaner. Dette er enorme vulkaner som kan lede til oppsprekking av kontinentene. De har også forårsaket de fleste masseutryddelser av liv og hurtige klimatiske forandringer som forskerne kjenner til.

– For å kunne rekonstruere supervulkanene må vi vite hvor platene har vært ved utbruddene. Derfor utvikler vi en metode for å rekonstruere kontinentalplatene tilbake i dyp tid, sier Torsvik.

For 250 millioner år siden ble nesten alt liv på jorden utryddet da en slik supervulkan i Sibir spredte giftige gasser. Vulkanutbruddet skyldtes at varmesøyler fra jordens indre nådde jordens overflate.

– Varmesøylene spiller en nøkkelrolle i jordens utvikling. Vår hypotese er at varmesøylene springer ut av to stabile reservoarer i den dype mantelen. Slik jordplatene ligger i dag, befinner de seg under Stillehavet og Afrika. Disse søylene forklarer fordelingen av varmepunkter, store vulkanske provinser og kimberlitter som bringer diamanter til jordens overflate. Varmesøylene påvirker også bevegelsen av jordens plater, forklarer Torsvik.

Klimavariasjoner i jordens dype tid

Jorden er den eneste planeten med overflateplater som beveger seg. Sporene etter jordens tidligste utvikling er nesten utslettet av disse prosessene. På andre planeter og måner er derimot sporene etter planetveksten tydelige. For å få kunnskap om jordens tidlige historie vil CEED også studere supervulkaner på Mars og andre planeter.

Vi kunne nok tredoblet inntektene våre fra industrien.

Kunnskapen om platebevegelsene og prosessene i mantelen er også viktig for å forstå klimavariasjoner i jordens historie. Det gjør det mulig å forklare både de langsomme og de hurtige dramatiske klimaendringene.

– Supervulkanene kan forklare raske klimaskifter. Når magmaen strømmer inn i organiske eller saltrike sedimentære bassenger, får det store klimatiske konsekvenser. Vi vil lage modeller for både de langsomme og de raske klimavariasjonene, sier Torsvik.

Skjerme den grunnleggende forskningen

Senteret favner vidt i sin naturvitenskapelige kompetanse. Som i PGP samarbeider geologer med fysikere. I tillegg er kjemikere og matematikere involvert i forskningen. Det trengs spesialister på svært tunge matematiske beregninger for å utvikle de avanserte modellene som forskningen bygger på.

Mange av forskerne ved senteret har tidligere jobbet i nært samarbeid med oljeindustrien. – Vi kunne nok tredoblet inntektene våre fra industrien. Men da må vi naturlig nok tilpasse forskningen til deres behov. SFF-midlene er avgjørende for å kunne konsentrere oss om de fundamentale geologiske prosessene som kan revolusjonere vår kunnskap om jorden. Vi har også et Advanced Grant og et Starting Grant fra Det europeiske forskningsrådet (ERC) som gir viktige finansielle bidrag til forskningen, sier Torsvik.

 

Senter for jordens utvikling og dynamikk/Centre for Earth Evolution and Dynamics (CEED)

  • Mål: Senteret vil utvikle en modell som forklarer hvordan mantelen i jordens indre påvirker jordplatenes bevegelser og forårsaker massive vulkanutbrudd. Gjennom hele jordens historie har dette ført til endringer i klima og miljø.
  • Senterleder: Trond Helge Torsvik, Universitetet i Oslo
  • Samarbeidspartnere: Godt over 20 forskere fra ulike institusjoner i USA, Storbritannia, Frankrike, Tyskland, Russland, Sør-Afrika, Danmark og Norge
  • Årlig bevilgning fra Forskningsrådet: 15,5 millioner kroner
  • Antall årsverk: Minst 30
  • Antall planlagte doktorgrader: Foreløpig plan er 6 doktorstipendiater i 2013
www.mn.uio.no/ceed

 

 

Skriv ut siden