Wissenschaftler haben gerade das detaillierteste geologische Modell der letzten 100 Millionen Jahre der Erde enthüllt

Die Erdoberfläche ist die „lebende Haut“ unseres Planeten – sie verbindet die physikalischen, chemischen und biologischen Systeme. Im Laufe der geologischen Zeit verändern sich Landschaften, wenn sich diese Oberfläche entwickelt, und regulieren die Kohlenstoffzyklus und Nährstoffzirkulation, da Flüsse Sedimente in die Ozeane tragen.

All diese Wechselwirkungen haben weitreichende Auswirkungen auf Ökosysteme und Biodiversität – die vielen Lebewesen, die unseren Planeten bewohnen.

Daher ist die Rekonstruktion, wie sich die Landschaften der Erde über Millionen von Jahren entwickelt haben, ein grundlegender Schritt zum Verständnis der sich verändernden Form unseres Planeten und der Wechselwirkung von Dingen wie Klima und Tektonik. Es kann uns auch Hinweise auf die Evolution der Biodiversität geben.

Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern in Frankreich (Französisches Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung, ENS Paris Universität, Universität Grenoble und Universität Lyon), unser Team an der University of Sydney hat nun ein detailliertes geologisches Modell der Veränderungen der Erdoberfläche veröffentlicht angesehene Zeitschrift Wissenschaft.

Unser Modell ist das erste dynamische Modell – eine Computersimulation – der vergangenen 100 Millionen Jahre mit einer Auflösung von bis zu zehn Kilometern. In beispiellosem Detail zeigt es, wie sich die Erdoberfläche im Laufe der Zeit verändert hat und wie sich dies auf die Art und Weise ausgewirkt hat, wie sich Sedimente bewegen und absetzen.

Unser Modell ist in Frames von einer Million Jahren unterteilt und basiert auf einem Rahmenwerk, das plattentektonische und klimatische Kräfte mit Oberflächenprozessen wie Erdbeben, Verwitterung, sich verändernden Flüssen und mehr einbezieht.

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Drei Jahre in der Herstellung

Das Projekt begann vor etwa drei Jahren, als wir mit der Entwicklung eines neuen begannen Landschaftsentwicklungsmodell auf globaler Ebene, der in der Lage ist, Millionen von Jahren des Wandels zu simulieren. Wir haben auch Wege gefunden, unserem Framework automatisch andere Informationen hinzuzufügen, wie z. B. Paläogeographie – die Geschichte der Landschaften der Erde.

Für diese neue Studie verwendete unser Framework den neuesten Stand der Technik Plattentektonische Rekonstruktionen und Simulationen vergangener Klimazonen auf globaler Ebene.

Unsere fortschrittlichen Computersimulationen verwendeten Australiens Nationale Recheninfrastruktur, das auf Hunderten von Computerprozessoren läuft. Jede Simulation dauerte mehrere Tage, um ein vollständiges Bild zu erstellen, um die letzten 100 Millionen Jahre der Entwicklung der Erdoberfläche zu rekonstruieren.

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All diese Rechenleistung hat zu globalen hochauflösenden Karten geführt, die die Höhen und Tiefen der Landschaften der Erde (Höhe) sowie die Flüsse von Wasser und Sedimenten zeigen.

All dies passt gut zu bestehenden geologischen Beobachtungen. Zum Beispiel haben wir Daten aus der Gegenwart kombiniert Flusssedimente und Wasserströme, Einzugsgebiete, seismische Untersuchungen und langfristige lokale und globale Erosionstrends.

Unsere Hauptausgaben sind als zeitbasierte globale Karten in Fünf-Millionen-Jahres-Intervallen verfügbar das Open-Science-Framework.

Wasser- und Sedimentfluss durch Raum und Zeit

Einer der grundlegenden Oberflächenprozesse der Erde ist die Erosion, ein langsamer Prozess, bei dem Materialien wie Erde und Gestein abgenutzt und von Wind oder Wasser weggetragen werden. Dadurch kommt es zu Sedimentströmungen.

Erosion spielt eine wichtige Rolle in der Erde Kohlenstoff Kreislauf – die endlose globale Zirkulation eines der wesentlichen Bausteine ​​des Lebens, Kohlenstoff. Die Untersuchung der Art und Weise, wie sich die Sedimentströme durch Raum und Zeit verändert haben, ist entscheidend für unser Verständnis, wie sich das Erdklima in der Vergangenheit verändert hat.

Wir fanden heraus, dass unser Modell die Schlüsselelemente des Sedimenttransports der Erde reproduziert, von der Einzugsgebietsdynamik, die Flussnetzwerke im Laufe der Zeit darstellt, bis hin zu den langsamen Änderungen von großräumige Sedimentbecken.

Aus unseren Ergebnissen haben wir auch mehrere Widersprüchlichkeiten zwischen bestehenden Beobachtungen von Gesteinsschichten (Schichten) und Vorhersagen solcher Schichten gefunden. Dies zeigt, dass unser Modell zum Testen und Verfeinern von Rekonstruktionen vergangener Landschaften nützlich sein könnte.

Unsere simulierten Landschaften der Vergangenheit sind vollständig in die verschiedenen Prozesse integriert, insbesondere in das hydrologische System – die Bewegung des Wassers – und bieten eine robustere und detailliertere Ansicht der Erdoberfläche.

Unsere Studie enthüllt mehr Details über die Rolle, die die sich ständig weiterentwickelnde Erdoberfläche bei der Bewegung von Sedimenten von Berggipfeln zu Meeresbecken gespielt hat und letztendlich den Kohlenstoffkreislauf und die Klimaschwankungen der Erde durch die tiefe Zeit reguliert hat.

Wenn wir diese Ergebnisse zusammen mit den geologischen Aufzeichnungen untersuchen, werden wir in der Lage sein, langjährige Fragen zu verschiedenen entscheidenden Merkmalen des Erdsystems zu beantworten – einschließlich der Art und Weise, wie unser Planet Nährstoffe recycelt und das Leben, wie wir es kennen, hervorgebracht hat.

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

Bild-Kredit: Sander Lenaerts on Unsplash 

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• Quelle: https://singularityhub.com/2023/03/09/scientists-just-revealed-the-most-detailed-geological-model-of-earths-past-100-million-years/