Coś od środka rozrywa Tybet. Kontynenty dosłownie pływają
Nowe mapy ruchów Tybetu pokazują, że kontynenty bardziej płyną, niż pękają. Skutki sięgają daleko poza Himalaje.
Tybet od dawna nazywany jest dachem świata, ale dopiero teraz widzimy, jak bardzo ten dach pracuje. Zespół geofizyków z kilku krajów wykorzystał dziesiątki tysięcy zdjęć radarowych z satelitów Sentinel-1 i pomiary GNSS, by stworzyć najdokładniejszą w historii mapę ruchów Tybetu. Wnioski są zaskakujące: płyty tektoniczne są słabsze, niż sądzono, a kontynenty nie zachowują się jak sztywne bloki, lecz jak powoli płynąca, popękana masa skał.
Tybet pod mikroskopem z orbity
Tybetański płaskowyż rozciąga się na około 2,5 mln km². i leży ponad 4,5 tys. m n.p.m. To największa i najwyższa strefa kolizji kontynentów na Ziemi – miejsce, gdzie od milionów lat zderzają się płyta indyjska i eurazjatycka.
Według klasycznej tektoniki płyt kontynenty przedstawiano często jako kilka dużych, stosunkowo sztywnych bloków, przedzielonych wyraźnymi uskokami. W takim uproszczeniu poszczególne fragmenty skorupy przemieszczały się wobec siebie niczym kostki w ruszającej się układance.
Nowe badania nad Tybetem pokazują dużo bardziej skomplikowany obraz. Zamiast kilku cegieł mamy raczej zlepek skał, który co prawda trzyma się w całości, ale od środka się rozciąga, ścina i zapada – a wszystko to da się dziś zmierzyć z dokładnością do kilku milimetrów rocznie.
Kontynenty, które nie pękają, tylko płyną
Istotny wniosek autorów badań jest prosty, ale wywraca do góry nogami wiele modeli: kontynenty nie zachowują się jak mozaika sztywnych płyt. Skały skorupy i górnej części płaszcza, czyli tej sztywnej skorupy Ziemi, którą nazywamy litosferą, mogą w skali geologicznej zachowywać się jak powoli płynąca masa.
Nie chodzi oczywiście o płynięcie jak woda czy lawa. Raczej o to, że pod wpływem olbrzymich sił i w bardzo długich skalach czasu litosfera może ulegać odkształceniom, zamiast jedynie ślizgać się wzdłuż kilku głównych uskoków. Gdy patrzymy na nią przez dekadę satelitarnych pomiarów, widać, że niektóre fragmenty ciągną się jak guma, inne ścinają, a jeszcze inne powoli zapadają lub unoszą.
Badacze wyliczyli tzw. strain rate, czyli tempo odkształceń skorupy. To liczba opisująca, jak szybko skały są rozciągane, ściskane lub ścinane. Na mapach te najsilniej pracujące strefy świecą na czerwono, rysując gęstą sieć deformacji wzdłuż wielkich uskoków w rodzaju Altyn Tagh, Kunlun czy Xianshuihe.
Okazuje się, że to właśnie te duże uskoki, a nie rzekomo twarde bloki między nimi, pełnią funkcję stref słabości, po których cała kontynentalna masa może się przelewać.
Słaby Kunlun. Słabsze blokady, więcej swobody
Jednym z najbardziej niezwykłych wniosków jest rola uskoku Kunlun. Nowe mapy pokazują, że ta struktura geologiczna musi być znacznie słabsza, niż sugerowały wcześniejsze modele.
Oznacza to, że północna krawędź centralnego Tybetu może poślizgiwać się względem obszarów położonych dalej na północ. Taka słabość granicy pozwala wnętrzu płaskowyżu rozprężać się i rozszerzać w kierunku wschód-zachód, niczym ciasto, któremu zdjęto obręcz.
Od lat geolodzy zastanawiali się, dlaczego w centrum Tybetu obserwuje się tak silne rozciąganie skał, choć klasyczne modele kolizji kontynentów tego nie przewidywały. Nowe dane pokazują, że kluczem jest właśnie miękkość tego uskoku: pozwala ona grubemu, tybetańskiemu stosowi skał wykorzystywać zgromadzoną energię grawitacyjną i rozsuwać się na boki.
Innymi słowy, ogromna grubość skorupy pod Tybetem, efekt milionów lat ściskania, sama w sobie staje się źródłem siły, która napędza rozszerzanie płaskowyżu, gdy tylko znajdzie się odpowiednio słaba strefa, przez którą skały mogą uciec.
Ruchy w milimetrach, skutki w setkach kilometrów
Siłą tego badania jest skala i precyzja danych. Naukowcy połączyli ponad 44 tys. zdjęć radarowych z satelitów Sentinel-1 z ponad 14 tys. pomiarów GNSS wykonywanych w terenie.
Sentinel-1 wykorzystuje radar z syntetyczną aperturą, czyli SAR. To technika, w której satelita wysyła fale mikrofalowe w stronę Ziemi, odbiera echo i składa je w obraz. Jeśli porówna się takie obrazy wykonane z tego samego miejsca w różnym czasie, można wykryć przesunięcia powierzchni rzędu milimetrów – to tzw. interferometria radarowa.
GNSS to z kolei ogólne określenie na systemy nawigacji satelitarnej, takie jak GPS czy Galileo. Gęsta sieć stacji odbiorczych pozwala śledzić, jak punkty na powierzchni przesuwają się względem siebie rok po roku.
Z połączenia tych dwóch źródeł danych powstała mapa prędkości ruchu Tybetu, w której każdy piksel ma przypisaną wartość w milimetrach na rok. Widać na niej, jak wschodnia część płaskowyżu przesuwa się na wschód nawet o 25 mm rocznie, podczas gdy inne fragmenty poruszają się wolniej, a jeszcze inne w przeciwnym kierunku.
Do tego dochodzi komponent pionowy: fragmenty terenu, które w ciągu roku unoszą się lub zapadają o kilka milimetrów. To zapis tego, jak Ziemia pod Tybetem oddycha, reagując na długotrwałe ściskanie, rozciąganie i przepływ skał w głębi.
Od teorii do praktyki: trzęsienia ziemi i modele zagrożeń
Tybet i okoliczne pasma górskie to regiony podatne na silne trzęsienia ziemi. Aby lepiej oceniać ryzyko, potrzeba możliwie dokładnych map tego, gdzie i jak gwałtownie deformuje się skorupa. Strain rate, kierunek ruchu, pionowe zapadanie lub unoszenie – to wszystko są wskaźniki, które pozwalają wskazać strefy szczególnie napięte, gdzie w skałach gromadzi się energia sprężysta.
Nowe, niezwykle szczegółowe mapy Tybetu ustanawiają wzorzec, który można przenosić na inne regiony świata. Te same techniki – połączenie danych radarowych z Sentinel-1 i pomiarów GNSS – mogą zostać wykorzystane w strefach subdukcji, w miejscach powstawania nowych gór, czy w obszarach, gdzie wciąż mamy słabo rozpoznane uskoki.
W dłuższej perspektywie takie mapy trafiają do modeli zagrożeń sejsmicznych, które wykorzystuje się przy planowaniu budownictwa, infrastruktury, a nawet przy projektowaniu sieci energetycznych i transportowych.
Sentinel-1: radar, który widzi przez chmury
Cała ta rewolucja w patrzeniu na Ziemię nie byłaby możliwa bez takich satelitów jak Sentinel-1. To pierwsza misja z rodziny europejskich satelitów Copernicus, zaprojektowana tak, by dostarczać regularne, powtarzalne i publicznie dostępne dane o powierzchni planety.
Radarowy wzrok ma kilka kluczowych zalet. Po pierwsze, nie zależy od pogody – chmury i brak światła dziennego nie przeszkadzają w obserwacjach. Po drugie, fale mikrofalowe są bardzo czułe na zmiany odległości między satelitą a powierzchnią. Właśnie dlatego interferometria SAR pozwala śledzić nawet milimetrowe ruchy.
Przeczytaj także:
Do tego dochodzi regularność: Tybet jest skanowany raz po raz, przez lata, w różnych geometriach. Dzięki temu można budować nie pojedyncze klatki, lecz filmy pokazujące, jak region deformuje się w czasie.
Gdy taki obraz uzupełni się tysiącami punktowych pomiarów GNSS, w rękach naukowców pojawia się narzędzie, którego jeszcze dekadę temu po prostu nie było: możliwość oglądania pracy kontynentów niemal w czasie rzeczywistym, w skali całego regionu, a nie pojedynczego profilu czy przekroju.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
