Εντυπωσιακή ανακάλυψη: Επιστήμονες βρήκαν κομμάτι από χαμένη ήπειρο κάτω από τις ΗΠΑ

Κατά μήκος του ανατολικού μετώπου στα Απαλάχια Όρη, θαμμένο λίγο κάτω από την επιφάνεια, βρίσκεται ένα κομμάτι μιας χαμένης ηπείρου.

Εκτεινόμενο από το Μέιν έως την Τζόρτζια των ΗΠΑ, το στρώμα φλοιού πάχους 200 χιλιομέτρων πιθανότατα δημιουργήθηκε από ηφαιστειακές εκρήξεις κατά τη διάσπαση της υπερηπείρου Παγγαία πριν από περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια και αργότερα καλύφθηκε από ιζήματα που προήλθαν από τη διάβρωση των βουνών.

Σύμφωνα με το science.org, γνωστό ως Piedmont Resistor, αυτό το κομμάτι της Παγγαίας αποτελεί μία από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις του Magnetotelluric (MT) Array, ενός δικτύου 1800 προσωρινών σταθμών σε όλες τις ηπειρωτικές Ηνωμένες Πολιτείες που μέτρησαν την ηλεκτρική αγωγιμότητα των βαθιών πετρωμάτων.

Τώρα, 20 χρόνια μετά την έναρξή του, το MT Array δημοσίευσε τον τελικό του χάρτη και μοντέλο σε εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Reviews of Geophysics. Ο χάρτης δείχνει πώς η δημιουργία της ηπείρου άφησε κρυμμένες δομές όπως το Piedmont Resistor, καθώς και ορυκτό πλούτο. «Μπορείς να δεις όλες τις ραφές», λέει ο συν-συγγραφέας Πολ Μπεντρούζιαν, γεωφυσικός στην Αμερικανική Γεωλογική Υπηρεσία (USGS). «Και αυτά τα όρια, παρόλο που είναι ενός δισεκατομμυρίου ετών, είναι τα σημεία όπου αναζητάς ορυκτούς πόρους».

Το MT Array «έθεσε ένα παγκόσμιο πρότυπο», λέει ο Χάο Ντονγκ, γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο Γεωεπιστημών της Κίνας, εμπνέοντας παρόμοια έργα στην Κίνα, την Αυστραλία και τη Βραζιλία. Εκτός από την αποκάλυψη της δομής της ηπείρου, έδειξε επίσης πώς η γεωλογία μπορεί να ενισχύσει τον κίνδυνο που θέτουν οι ηλιακές καταιγίδες για τα ηλεκτρικά δίκτυα. Και όλα αυτά με περιορισμένο προϋπολογισμό, περίπου 20 εκατομμύρια δολάρια (προσαρμοσμένα στον πληθωρισμό), όπως λέει ο Άνταμ Σουλτς από το Πανεπιστήμιο Πολιτείας του Όρεγκον. «Η ποιότητα των δεδομένων ήταν εξαιρετική για τα χρήματα που δαπανήθηκαν».

Πώς λειτουργεί η μέθοδος MT και η ανάπτυξη του δικτύου

Το MT Array ξεκίνησε ως παράπλευρο έργο του U.S. Array, ενός προγράμματος του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών (NSF) που χρησιμοποιούσε σεισμικά κύματα για να μελετήσει τον φλοιό και τον μανδύα της ηπείρου. Οι διοργανωτές ήθελαν να εγκαταστήσουν ταυτόχρονα σεισμικούς και MT σταθμούς, αλλά τα σχέδια αυτά σύντομα κατέρρευσαν. Οι σεισμολόγοι προτιμούσαν στέρεα, ήσυχα εδάφη σε υψόμετρο, ενώ οι ερευνητές MT χρειάζονταν υγρά, αγώγιμα εδάφη. «Συχνά αντιμετωπίζουμε κωλύματα», λέει ο Μπεντρούζιαν.

Στόχος τους ήταν να ανιχνεύσουν τα ηλεκτρικά ρεύματα που δημιουργούνται στον φλοιό από τις συνεχώς μεταβαλλόμενες μαγνητικές διαταραχές του ηλιακού ανέμου και της ανώτερης ατμόσφαιρας. Ζεύγη ηλεκτροδίων σε απόσταση 50 μέτρων, τοποθετημένα σε σχήμα σταυρού καταγράφουν αυτά τα ρεύματα, ενώ κάθε σταθμός διαθέτει και μαγνητόμετρο για τη μέτρηση των μαγνητικών πεδίων. Ο λόγος μεταξύ ρεύματος και μαγνητικού πεδίου αποκαλύπτει την αγωγιμότητα των πετρωμάτων σε βάθος. Σε αντίθεση με τα σεισμικά δεδομένα που δείχνουν αλλαγές πυκνότητας, το MT Array καταγράφει βαθιές συνθετικές αλλαγές, όπως το νερό που μεταφέρεται σε ζώνες καταβύθισης. Μπορεί επίσης να ανιχνεύσει γραφίτη και θειούχα ορυκτά που δημιουργούνται κατά τη σύγκρουση ή διάσπαση ηπείρων.

Οι σταθμοί τοποθετήθηκαν ανά 70 χιλιόμετρα και λειτουργούσαν για εβδομάδες χωρίς ιδιαίτερη ανθρώπινη παρέμβαση, αν και μία ομάδα αντιμετώπισε ακόμη και σερίφη που τους πέρασε για ύποπτους τρομοκρατίας. Όταν η χρηματοδότηση του NSF έληξε το 2018, ένα μεγάλο μέρος του νότου των ΗΠΑ παρέμενε ακάλυπτο. Η USGS ανέλαβε την ολοκλήρωση του έργου, μέχρι την απομάκρυνση του τελευταίου σταθμού το 2024 στη Λουιζιάνα. Τα τρισδιάστατα μοντέλα που προέκυψαν επέτρεψαν στους επιστήμονες να δουν, για παράδειγμα, το νερό που εισέρχεται στη ζώνη καταβύθισης Cascadia. Αποκάλυψαν επίσης την έκταση του φλοιού που δημιουργεί το ανάγλυφο της Νεβάδα και τον ρόλο των βουνών Wasatch στη Γιούτα. Επιπλέον, εντόπισαν αρχαία όρια φλοιού και υπόγειες οροσειρές κάτω από τις Μεγάλες Πεδιάδες. Η απουσία σαφών ορίων στα ανατολικά δείχνει ότι αυτή η περιοχή σχηματίστηκε πιο χαοτικά από θραύσματα ηπείρων και ηφαιστειακά νησιά.

Το μέλλον της έρευνας

Ένα από αυτά τα θραύσματα είναι το Piedmont Resistor, το οποίο δεν είχε εντοπιστεί σε σεισμικές μελέτες. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι δημιουργήθηκε από τεράστιες ηφαιστειακές εκρήξεις κατά τη διάσπαση της Παγγαίας. «Είναι απολύτως πιθανό να υπάρχει κάτι τέτοιο», λέει ο Αλεξάντερ Γκρέιβερ. Δεν είναι μόνο ένα τεκτονικό απολίθωμα. Κατά τη διάρκεια ηλιακών καταιγίδων, το Resistor ενισχύει τον κίνδυνο για τα ηλεκτρικά δίκτυα, καθώς συγκεντρώνει τα ρεύματα πιο κοντά στην επιφάνεια. Σύμφωνα με την Άννα Κέλμπερτ, η γεωλογία μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο έως και 1000 φορές. Παρότι οι κυβερνητικοί χάρτες έχουν ενημερωθεί, πολλές εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας δεν χρησιμοποιούν τα πιο πρόσφατα δεδομένα. «Οι εταιρείες μένουν πίσω», λέει.

Αντίθετα, οι εταιρείες εξόρυξης ίσως δείξουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Παρότι οι χάρτες δεν εντοπίζουν ακριβώς κοιτάσματα, δείχνουν περιοχές όπου είναι πιθανό να υπάρχουν, κοντά σε μαγματικά συστήματα. «Μας δίνει ισχυρές ενδείξεις για το πού μπορεί να βρίσκεται το επόμενο μεγάλο κοίτασμα», λέει ο Γκράχαμ Χάινσον. Η μέθοδος MT ήταν πάντα περιορισμένη στις ΗΠΑ, ενώ πλέον χρησιμοποιείται ευρέως από Κινέζους επιστήμονες. Η ολοκλήρωση του έργου είναι μια στιγμή χαράς αλλά και τέλους, όπως λέει ο Μπεντρούζιαν: «Είναι σαν να κάνουμε έναν γύρο θριάμβου, αλλά και να σβήνουμε τα φώτα του σταδίου ταυτόχρονα».