Dit ansigt ser fint ud. Stol på mig. Men hvis du zoomer ind og tager et tidsforløb, vil du se et landskab i bevægelse: zitter bryder ud, porekrater dannes, kamme af hud, der strækker sig fra hinanden og klæber sammen, mens du smiler og rynker. Tilsvarende kan Jorden uden for dit vindue muligvis stille. Men det er fordi du ser på en lille skive i tid og rum. Udvid dit synspunkt, så du vil se plader skifte, jordskælv krusning og vulkaner bryder ud langs tektoniske grænser. Verden knipser, knækker og tårer i sundhed. Intet forbliver det samme.
Relateret indhold
- Hvordan vulkaner omformer økosystemer
- Forudsigelse af kaos: Nye sensorer sluger vulkanudbrud, før de sker
For at illustrere disse dynamiske mønstre har Smithsonian Institution's Global Volcanism-program, der er vært i National Museum of Natural History, skabt en time-lapse-animation af verdens jordskælv, udbrud og emissioner siden 1960. Tegning fra den første sammensatte database med svovlemissioner dateret til 1978 viser animationerne, hvordan den tilsyneladende tilfældige aktivitet af vulkaner og jordskælv danner konsistente globale mønstre over tid. At forstå disse mønstre giver forskere indsigt i, hvordan disse dramatiske begivenheder er sammenflettet med vores indre operation på vores planet.
Jordskælv og vulkaner kan fremkalde billeder af udbredt ødelæggelse. Men for dem, der studerer Jordens dybeste rækkevidde, ligesom Elizabeth Cottrell, en forskningsgeolog ved Smithsonians National Museum of Natural History og direktør for Global Volcanism Program, er vulkaner også ”vinduer til det indre.” Deres aktivitet og emissioner giver en smag af hvad der er inden i, hjælper forskere med at løsne sammensætningen og historien om planetens kerne. Det er afgørende, fordi vi stadig ikke ved nøjagtigt, hvad indersiden af vores planet er lavet af. Vi er nødt til at forstå det indre, hvis vi skal adskille den globale kulstofcyklus, den kemiske strøm, der påvirker vores planet fortid og fremtid.
Vi ved meget om kulstof, det element, der danner livets kemiske rygrad, i vores skorpe og oceaner. Vi ved langt mindre om det i Jordens kerne og mantel. Det har hidtil vist sig udfordrende at prøve jordens mantel, der strækker sig op til 1.800 mil under overfladen. Dette betyder, at Jordens indre spiller en enorm - og mystisk - rolle i den globale kulstofcyklus. Interiøret indeholder måske 90 procent af vores planet kulstof, bundet op i rene former som grafit eller diamanter. At skjule bevægelserne fra dette undvigende kulstof på dyb jorden er blevet kaldt ”et af de mest irriterende problemer” i vores søgen efter at forstå den globale kulstofcyklus.
Heldigvis har vi vulkaner. Som planetarisk geolog tænker Cottrell på disse magma-producenter som et ”prøveudleveringssystem”, der giver os et kig ind i planetens kerne. ”Jordskælv og udbrud er planetens hjerteslag, ” siger hun. Emissionerne fra disse begivenheder, der har påvirket det globale klima, er planetens respiration. (På verdensplan frigiver vulkaner ca. 180 til 440 millioner tons kuldioxid.) Ved at studere lavas kemi og sammensætningen af vulkanske gasser, kan Cottrell og andre få en idé om, hvad der ligger inden for - som at studere menneskelige burps for at finde ud af, hvad der er i din mave.
Vulkaner løber stort set omkring vanddamp i form af damp sammen med kuldioxid og noget svovl (derimod indånder mennesker ca. 16 procent ilt, 4 procent CO2 og 79 procent kvælstof). At forstå de "normale" niveauer af disse vulkanemissioner ville hjælpe forskere med at bestemme, hvad basislinjen er - og dermed, hvor drastisk menneskelig aktivitet påvirker den. Alligevel er det en vanskelig forretning at nedspinde disse emissioner. Indsamling af vulkansk gas er direkte farlig, hvilket kræver, at forskere kommer tæt på og personlige over for varme, under tryk udsatte emissioner. Når den ryster ud af mantlen, er smeltet lava en sværende 1000 til 1300 grader celsius.
Ikke underligt, at forskere hellere vil læse gasunderskrifter i atmosfæren ved hjælp af satellitter fra rummet. Desværre har denne teknik også sine problemer. I de sidste tre århundreder har menneskeskabte emissioner fra kilder som fabrikbrug og forbrænding af fossile brændstoffer drastisk overtaget emissionerne fra vulkaner - hvilket betyder, at vulkansk CO2 går tabt i baggrundsstøj. Som en løsning bruger forskere svovl, som er lettere at måle fra rummet, som en fuldmagt til kulstof. I det sidste årti har teknologiske fremskridt også gjort det muligt for os at drille nogle af disse emissioner fra hinanden.
"Global satellitovervågning af vulkaner vil omdanne vores forståelse af gasstrømmer fra Jordens indre til det ydre i det kommende årti, " siger Cottrell, der har arbejdet sammen med Michigan Tech-forsker Simon Carn og data manager Ed Venzke for at inkorporere vulkanemissioner i Smithsonian database siden 2012.
I visualiseringen ovenfor kan du se jordskælv og vulkanudbrud ikke kun som individuelle begivenheder, men som indikatorer for de regioner med hektisk aktivitet i jordskorpen, hvor plader skubber op imod hinanden og bliver revet med. Nøglen er tidsskala. Ved at zoome ud til de sidste 50 år kan du se, at vulkaner ikke kun er katastrofale blips, men et konstant mønster: den levende hjerteslag af en dynamisk planet. ”Når vi ser på en lang tidsskala, ser vi planeten konstant, ” siger Cottrell, som anbefaler at se animationen med lyden på for at få fuld effekt. Det er en "konstant, ubegrænset takt, der er præget af perioder med høj og lav aktivitet."
Zoom ind igen, og du kan se, hvordan vulkaner forbinder os alle på et meget personligt niveau. Hver gang du indånder inhalerer du vulkansk gas, der hurtigt blandes med atmosfæren og diffunderer. Ved at vide, hvornår og hvor de nylige vulkanudbrud har fundet sted, kan du endda præcisere den vulkan, der smagede din sidste indånding. Nu er det intimt.
Lær mere om denne forskning og mere på Deep Carbon Observatory.
