Mô hình mới giải thích sự tiến hóa bề mặt Trái Đất trong suốt 100 triệu năm qua

Bề mặt phức tạp và đa dạng của Trái đất được hình thành bởi nhiều quá trình tự nhiên—từ các đứt gãy sâu đẩy các ngọn núi lên trời đến các con sông tạo thành các thung lũng và mang trầm tích ra đại dương. Để phát triển một bức tranh hoàn chỉnh hơn về cách các lớp bên ngoài của hành tinh chúng ta đã phát triển, các nhà địa chất kết hợp các tương tác giữa các quá trình này với các mô hình địa chất.

Nhưng giống như một trò chơi ghép hình còn thiếu các mảnh ghép, các mô hình hiện tại chỉ cung cấp một chút hiểu biết sơ sài về Trái đất trong 100 triệu năm qua.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình liên tục, có độ phân giải cao về quá trình tiến hóa địa chất gần đây của Trái đất. Các mô hình tiên tiến có thể cho chúng ta biết về những thay đổi sinh học và khí hậu lâu dài trên hành tinh của chúng ta, cảnh quan ngày nay được hình thành như thế nào và hàng triệu tấn trầm tích được đổ vào đại dương như thế nào.

Tristan Salles, giảng viên cao cấp về khoa học địa chất tại Đại học Sydney ở Úc và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Đây là một tiến bộ kỹ thuật quan trọng, vì nó lần đầu tiên cung cấp một viễn cảnh toàn cầu về mối quan hệ giữa vận chuyển trầm tích và những thay đổi trong địa chất của Trái đất”. một bài báo mới giới thiệu mô hình đã xuất bản. Khoa học.

Đọc goSPL

Các phương pháp dựa trên máy tính để tái tạo lại quá trình tiến hóa cảnh quan đã được sử dụng từ những năm 1990. Phần mềm mô hình địa lý cũng đã trở thành một công cụ phổ biến để giải thích dữ liệu địa chất, xây dựng mô hình 3D của bề mặt Trái đất và mô phỏng sự phát triển của cảnh quan theo thời gian.

Nhóm đã kết hợp công nghệ này với các mô hình bằng cách sử dụng một công cụ phần mềm được phát hành gần đây do một số đồng tác giả phát triển có tên goSPL (tiến hóa cảnh quan cổ sinh quy mô toàn cầu). Mô hình này đánh giá sự tiến hóa của bề mặt Trái đất trên toàn cầu, xem xét các tương tác với kiến ​​tạo cũng như các hoạt động và quá trình trong lớp phủ, thủy quyển và khí quyển.

Một số đồng tác giả đã xây dựng goSPL bằng cách sử dụng dữ liệu dựa trên vật lý của các quá trình bề mặt, bản đồ tích tụ trầm tích, chuyển động kiến ​​tạo và xu hướng khí hậu trong quá khứ. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã cải thiện độ chính xác của các dự đoán của mô hình bằng cách hiệu chỉnh nó với các quan sát về lượng mưa và dòng chảy hiện nay.

Các mô phỏng đã tạo ra các bản đồ có độ phân giải cao thể hiện cảnh quan tự nhiên và mạng lưới thoát nước của Trái đất trên phạm vi toàn cầu trong 100 triệu năm qua. Mô phỏng có độ phân giải không gian 10 km, được chia thành các khung hình triệu năm.

Salles cho biết: “Chúng tôi đã kết hợp nhiều thông tin và quan sát từ trầm tích và dòng chảy hiện tại của sông, khu vực lưu vực thoát nước, khảo sát địa chấn và xu hướng xói mòn dài hạn của địa phương và toàn cầu”.

Mang về nhà hoành tráng

Mô phỏng cho thấy các ngọn núi trồi lên và sụt xuống, các lục địa dịch chuyển và trầm tích di chuyển từ đất liền ra đại dương. Ví dụ, bằng cách mô tả tốt hơn các dòng trầm tích, nó giải thích các động lực ở thượng nguồn cũng như sự phát triển của các lưu vực và các cảnh quan khác ở hạ lưu. Trong một ví dụ, các mô phỏng cho thấy các kênh và nhánh sông trong Lưu vực Paraná ở Nam Mỹ đã thay đổi vị trí như thế nào dưới ảnh hưởng của khí hậu và kiến ​​tạo.

“The Salles et al. nghiên cứu đại diện cho một thành tựu thú vị,” nhà mô hình địa lý Charles Shobe tại Đại học West Virginia, người đã ghi nhận ba tiến bộ lớn trong nghiên cứu cho biết. Ông giải thích: “Đầu tiên, họ quản lý để hoạt động trên quy mô toàn cầu, trong khi chúng tôi thường chạy các mô hình như thế này ở các khu vực lưu vực với quy mô của các dãy núi. “Thứ hai, cách tiếp cận của họ kết hợp các quá trình tái tạo khí hậu và kiến ​​tạo chi tiết cho phép đưa ra các dữ liệu đầu vào như chuyển động của mảng kiến ​​tạo và lượng mưa. Thứ ba, họ đã ‘thúc đẩy’ thành công mô hình của mình để đảm bảo nó vẫn đúng với các quá trình tái tạo địa hình trong quá khứ,” Shobe nói.

Nếu quá khứ là chìa khóa của tương lai, thì mô hình này có thể giúp các nhà khoa học dự đoán các hiện tượng đa dạng như cách các đại dương sẽ phát triển để đối phó với biến đổi khí hậu, hiệu ứng kiến ​​tạo và cách vận chuyển trầm tích sẽ kiểm soát chu trình carbon của hành tinh chúng ta.