ziemia
Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2014-03-27
Sekret Wielkiego Kanionu

Fot. iStockphoto.com

To prawdziwy przyrodniczy fenomen niemający swojego odpowiednika nigdzie indziej na Ziemi. Jego dwukilometrowe urwiska są jak otwarta księga, ukazująca geologiczną historię ostatnich dwóch miliardów lat. Jedno pozostaje zagadką: jak właściwie ta niezwykła księga powstała?

Widoki z krawędzi Wielkiego Kanionu są niezrównane – zarówno od północy, jak i od południa. Większość turystów wybiera ten drugi wariant, ponieważ jest łatwiejszy. Tak czyni co roku 4,5 mln osób. Znacznie mniej ludzi, bo tylko pół miliona rocznie, odwiedza wyższą o 300 m krawędź północną. Główna droga ku niej wiedzie przez gęste lasy iglaste i jest zamknięta od później jesieni do wiosny ze względu na częste oblodzenia i zaspy śnieżne. Nie powinno to dziwić, skoro najwyższe partie gór, przez które przeciska się rzeka Kolorado, wznoszą się na wysokość 2800 m. n.p.m. Zimą spada tu nawet pół metra śniegu.

Nieliczni próbują jednego dnia zobaczyć kanion z obu stron. Nie jest to zadanie proste. W tym celu trzeba albo przejechać samochodem 350 km, albo też odbyć pieszą wędrówkę szlakiem o długości ponad 35 km. Najpierw schodzi się 1,5 km w dół, a następnie, po przebyciu mostka zawieszonego nad rzeką Kolorado, podchodzi żmudnie, pokonując w pionie ­ prawie 2 km. Takiemu wyzwaniu potrafią sprostać tylko bardzo wytrzymali wędrowcy. Trzeba mieć nie tylko mocne nogi i płuca, ale też wytrzymać upiorny skwar – na dnie kanionu temperatura w ciągu dnia przekracza latem 40°C w cieniu. Na krawędzi szczeliny, 1,5 km wyżej, jest wtedy o 10–12°C chłodniej. ­ Zimą taka różnica temperatur ma swoje zalety. Kto o tej porze roku zdecyduje się na wędrówkę, przekona się, że na dole panuje aura jesienno-wiosenna, ze średnimi temperaturami w ciągu dnia wynoszącymi ­ 10–15°C. Śnieg i mróz nigdy tu nie docierają. Krawędzie i dno Wielkiego Kanionu znajdują się w dwóch różnych strefach klimatycznych.

Są też inne konsekwencje olbrzymiej różnicy wysokości względnej. Jedną z nich jest różnorodność fauny i flory. W kanionie sąsiadują ze sobą ekosystemy, które normalnie dzieli dystans wielu tysięcy kilometrów. Z jednej strony – północne lasy borealne, z drugiej – gatunki typowe dla gorących pustyń zwrotnikowych. To tak, jakby w ciągu paru godzin odbyć podróż przyrodniczą z Kanady do Meksyku albo z południowej Szwecji do Tunezji.

Podróż w czasie

Wielki Kanion dostarcza okazji do odbycia jeszcze jednej wspaniałej podróży – w przeszłość. Schodząc w dół, co chwila przekraczamy granice kolejnych okresów i epok geologicznych. Najmłodsze skały pochodzą sprzed około 270 mln lat. To wapienie Kaibab, które powstały na dnie paleozoicznego oceanu, a dziś tworzą najwyższe piętra kanionu. Natomiast na jego parterze – tam gdzie płynie rzeka – wyłaniają się prastare prekambryjskie granity i łupki metamorficzne liczące sobie 1,75 mld lat. Pomiędzy tymi dwoma skrajnymi poziomami znajduje się blisko 40 warstw skalnych.

Pozostałości dinozaurów tu jednak nie znajdziemy. Wszystkie skały liczące mniej niż 270 mln lat zdarła erozja, która ruszyła, gdy dawne dno oceaniczne powędrowało w górę, zmieniając się najpierw w płytkie morze, a potem w ląd. Stało się to prawdopodobnie pod koniec ery mezozoicznej. Czy Wielki Kanion powstał wkrótce potem? Odpowiedzi na to pytanie naukowcy szukają od ponad 100 lat. Odwiedzili chyba każdy metr kwadratowy terenu. Gdy trzeba było, pełzali na kolanach, wspinali się na linach i wczołgiwali się do niskich jaskiń. Okazało się jednak, że moment wyrzeźbienia kanionu jest znacznie trudniej określić, aniżeli wiek budujących go skał. Tylko jedno jest pewne: nie byłoby Wielkiego Kanionu w obecnej postaci, gdyby nie płynąca na jego dnie rzeka.

W jaki jednak sposób woda zdołała przepiłować płaskowyż górski na długości około 400 km, wrzynając się w skały na głębokość prawie 2 km? Wśród ekspertów próbujących wyjaśnić sekret powstania kanionu wyróżnia się sejsmolog Alan Levander z ­ Rice ­ University w Houston (USA). Bada on litosferę – zewnętrzną powłokę globu sięgającą do głębokości 150 km. To z niej zbudowane są kontynenty, w tym Ameryka Północna. Naukowiec uważa, że jego badania mogą zakończyć toczącą się od wieku debatę na temat wieku kanionu.

Tektoniczna winda

Wyobraźmy sobie, że obszar rozmiarów Polski w ciągu „zaledwie” paru milionów lat zostaje uniesiony na wysokość ponad 2 km nad poziom morza. Tak właśnie zdaniem Levandera stało się z lądem, który wcześniej wyłonił się z morza pod koniec ery mezozoicznej. Uważa on, że tektoniczna winda ruszyła 25 mln lat temu (to wtedy erozja zaczęła niszczyć osady z ery dinozaurów). Potem było jeszcze kilka podobnych epizodów stanowiących jednak zaledwie preludium do wydarzeń, które doprowadziły do rekordowo szybkiego wydźwignięcia skał do obecnego poziomu. Proces ten zaczął się około 6 mln lat temu. To wtedy narodził się wyżynny Płaskowyż Kolorado, który ruszył pośpiesznie w górę, a płynąca po nim rzeka zaczęła wycinać Wielki Kanion. Proces ten trwa do dziś i potrwa jeszcze miliony lat. – To bardzo młoda i wciąż aktywna struktura geologiczna – ­ mówi Levander.

Krajobraz Płaskowyżu Kolorado znają doskonale amatorzy starych westernów. Tutaj właśnie, w rejonie zwanym Monument Valley, wiele filmów nakręcił John Ford. Surowe, lecz rozległe panoramy płaskowyżu to idealne tło do romantycznych opowieści o mieszkańcach Dzikiego Zachodu. Niezwykłą cechą płaskowyżu jest ułożenie tworzących go skał: leżą poziomo, jakby nigdy nie podlegały żadnym naciskom i fałdowaniom.

Zdumiało to już pierwszych odkrywców, którzy dotarli do kanionu w drugiej połowie XIX w. Pionierem był John Wesley Powell. On i jego towarzysze przepłynęli kanion latem 1869 r., pokonując setki niebezpiecznych bystrzy i spiętrzeń. Wyprawa zajęła im trzy miesiące. Wcześniej nikt tego nie uczynił – kanion uważano za zbyt niebezpieczny dla żeglugi. Powell po drodze zbierał próbki skał i prowadził badania geologiczne. W raporcie dla amerykańskiego Kongresu, sporządzonym w 1875 r., nie mógł się nadziwić, jak to możliwe, że w środku olbrzymich Gór Skalistych, których warstwy są pofałdowane we wszelkich możliwych kierunkach, mógł ocaleć blok sztywnych, „prostych” skał.

Levander też chciał to zrozumieć. Był oczywiście w znacznie lepszej sytuacji niż jego poprzednicy; nie tylko ci z XIX w., ale nawet ci, którzy prowadzili tu badania pod koniec XX w. Naukowiec mógł bowiem skorzystać z nowego narzędzia do zbierania informacji o budowie geologicznej kontynentu – sieci USArray składającej się z około 400 przenośnych sejsmometrów, ustawianych w odstępie 70 km od siebie i tworzących pas o szerokości kilkuset kilometrów, ciągnący się od północnej do południowej granicy USA. Co dwa lata aparaturę przenoszono do kolejnej strefy położonej na wschód od poprzedniej, sukcesywnie obejmując pomiarami cały kraj. Wyniki trafiały do University of California w San Diego, a po obróbce i weryfikacji do bazy danych na ­ University of ­ Washington w Seattle.

W połowie poprzedniej dekady sejsmometry ­ USArray prześwietliły litosferę pod Płaskowyżem Kolorado. Levander poprosił kolegów po fachu z Seattle, aby udostępnili mu dane i obrazy z tych prześwietleń. Zobaczył na nich potężną anomalię sejsmiczną tkwiącą dokładnie pod Wielkim Kanionem. Cóż to ­mogło oznaczać? – Ziemska litosfera składa się z dwóch warstw: lżejszej skorupy na górze i nieco cięższej warstwy, nazywanej perydotytową, pod spodem. Obie budują kontynenty. Są lekkie, sztywne i dość chłodne, przynajmniej w porównaniu z leżącą pod nimi gęstą, gorącą i plastyczną astenosferą, która zaczyna się na głębokości 150 km i sięga do poziomu 700 km. Jednak pod Płaskowyżem Kolorado tego podręcznikowego schematu nie odnajdziemy – mówi Levander. Odkrył on, że sztywne skały litosfery zanurkowały w rejonie dzisiejszego kanionu na głębokość ponad 200 km, gdzie zaczęła się na nie „wpychać” najpierw płynna, a później zastygająca astenosfera. – To ona zaczęła szybko unosić płaskowyż, jakieś 6 mln lat temu. Wtedy też narodził się Wielki Kanion – twierdzi naukowiec.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 04/2014 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
07/2019
06/2019
Kalendarium
Lipiec
17
W 1975 r. na orbicie okołoziemskiej doszło do połączenia amerykańskiego statku kosmicznego Apollo z radzieckim Sojuzem.
Warto przeczytać
Czym dokładnie jest in vitro? Jak wygląda procedura? Co się dzieje z mrożonymi zarodkami? Co przeżywają pary, które przez lata nieskutecznie starają się o dziecko? A co rodzice, którzy skorzystali z tej metody leczenia niepłodności?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2014-03-27
Sekret Wielkiego Kanionu

Fot. iStockphoto.com

To prawdziwy przyrodniczy fenomen niemający swojego odpowiednika nigdzie indziej na Ziemi. Jego dwukilometrowe urwiska są jak otwarta księga, ukazująca geologiczną historię ostatnich dwóch miliardów lat. Jedno pozostaje zagadką: jak właściwie ta niezwykła księga powstała?

Widoki z krawędzi Wielkiego Kanionu są niezrównane – zarówno od północy, jak i od południa. Większość turystów wybiera ten drugi wariant, ponieważ jest łatwiejszy. Tak czyni co roku 4,5 mln osób. Znacznie mniej ludzi, bo tylko pół miliona rocznie, odwiedza wyższą o 300 m krawędź północną. Główna droga ku niej wiedzie przez gęste lasy iglaste i jest zamknięta od później jesieni do wiosny ze względu na częste oblodzenia i zaspy śnieżne. Nie powinno to dziwić, skoro najwyższe partie gór, przez które przeciska się rzeka Kolorado, wznoszą się na wysokość 2800 m. n.p.m. Zimą spada tu nawet pół metra śniegu.

Nieliczni próbują jednego dnia zobaczyć kanion z obu stron. Nie jest to zadanie proste. W tym celu trzeba albo przejechać samochodem 350 km, albo też odbyć pieszą wędrówkę szlakiem o długości ponad 35 km. Najpierw schodzi się 1,5 km w dół, a następnie, po przebyciu mostka zawieszonego nad rzeką Kolorado, podchodzi żmudnie, pokonując w pionie ­ prawie 2 km. Takiemu wyzwaniu potrafią sprostać tylko bardzo wytrzymali wędrowcy. Trzeba mieć nie tylko mocne nogi i płuca, ale też wytrzymać upiorny skwar – na dnie kanionu temperatura w ciągu dnia przekracza latem 40°C w cieniu. Na krawędzi szczeliny, 1,5 km wyżej, jest wtedy o 10–12°C chłodniej. ­ Zimą taka różnica temperatur ma swoje zalety. Kto o tej porze roku zdecyduje się na wędrówkę, przekona się, że na dole panuje aura jesienno-wiosenna, ze średnimi temperaturami w ciągu dnia wynoszącymi ­ 10–15°C. Śnieg i mróz nigdy tu nie docierają. Krawędzie i dno Wielkiego Kanionu znajdują się w dwóch różnych strefach klimatycznych.

Są też inne konsekwencje olbrzymiej różnicy wysokości względnej. Jedną z nich jest różnorodność fauny i flory. W kanionie sąsiadują ze sobą ekosystemy, które normalnie dzieli dystans wielu tysięcy kilometrów. Z jednej strony – północne lasy borealne, z drugiej – gatunki typowe dla gorących pustyń zwrotnikowych. To tak, jakby w ciągu paru godzin odbyć podróż przyrodniczą z Kanady do Meksyku albo z południowej Szwecji do Tunezji.

Podróż w czasie

Wielki Kanion dostarcza okazji do odbycia jeszcze jednej wspaniałej podróży – w przeszłość. Schodząc w dół, co chwila przekraczamy granice kolejnych okresów i epok geologicznych. Najmłodsze skały pochodzą sprzed około 270 mln lat. To wapienie Kaibab, które powstały na dnie paleozoicznego oceanu, a dziś tworzą najwyższe piętra kanionu. Natomiast na jego parterze – tam gdzie płynie rzeka – wyłaniają się prastare prekambryjskie granity i łupki metamorficzne liczące sobie 1,75 mld lat. Pomiędzy tymi dwoma skrajnymi poziomami znajduje się blisko 40 warstw skalnych.

Pozostałości dinozaurów tu jednak nie znajdziemy. Wszystkie skały liczące mniej niż 270 mln lat zdarła erozja, która ruszyła, gdy dawne dno oceaniczne powędrowało w górę, zmieniając się najpierw w płytkie morze, a potem w ląd. Stało się to prawdopodobnie pod koniec ery mezozoicznej. Czy Wielki Kanion powstał wkrótce potem? Odpowiedzi na to pytanie naukowcy szukają od ponad 100 lat. Odwiedzili chyba każdy metr kwadratowy terenu. Gdy trzeba było, pełzali na kolanach, wspinali się na linach i wczołgiwali się do niskich jaskiń. Okazało się jednak, że moment wyrzeźbienia kanionu jest znacznie trudniej określić, aniżeli wiek budujących go skał. Tylko jedno jest pewne: nie byłoby Wielkiego Kanionu w obecnej postaci, gdyby nie płynąca na jego dnie rzeka.

W jaki jednak sposób woda zdołała przepiłować płaskowyż górski na długości około 400 km, wrzynając się w skały na głębokość prawie 2 km? Wśród ekspertów próbujących wyjaśnić sekret powstania kanionu wyróżnia się sejsmolog Alan Levander z ­ Rice ­ University w Houston (USA). Bada on litosferę – zewnętrzną powłokę globu sięgającą do głębokości 150 km. To z niej zbudowane są kontynenty, w tym Ameryka Północna. Naukowiec uważa, że jego badania mogą zakończyć toczącą się od wieku debatę na temat wieku kanionu.

Tektoniczna winda

Wyobraźmy sobie, że obszar rozmiarów Polski w ciągu „zaledwie” paru milionów lat zostaje uniesiony na wysokość ponad 2 km nad poziom morza. Tak właśnie zdaniem Levandera stało się z lądem, który wcześniej wyłonił się z morza pod koniec ery mezozoicznej. Uważa on, że tektoniczna winda ruszyła 25 mln lat temu (to wtedy erozja zaczęła niszczyć osady z ery dinozaurów). Potem było jeszcze kilka podobnych epizodów stanowiących jednak zaledwie preludium do wydarzeń, które doprowadziły do rekordowo szybkiego wydźwignięcia skał do obecnego poziomu. Proces ten zaczął się około 6 mln lat temu. To wtedy narodził się wyżynny Płaskowyż Kolorado, który ruszył pośpiesznie w górę, a płynąca po nim rzeka zaczęła wycinać Wielki Kanion. Proces ten trwa do dziś i potrwa jeszcze miliony lat. – To bardzo młoda i wciąż aktywna struktura geologiczna – ­ mówi Levander.

Krajobraz Płaskowyżu Kolorado znają doskonale amatorzy starych westernów. Tutaj właśnie, w rejonie zwanym Monument Valley, wiele filmów nakręcił John Ford. Surowe, lecz rozległe panoramy płaskowyżu to idealne tło do romantycznych opowieści o mieszkańcach Dzikiego Zachodu. Niezwykłą cechą płaskowyżu jest ułożenie tworzących go skał: leżą poziomo, jakby nigdy nie podlegały żadnym naciskom i fałdowaniom.

Zdumiało to już pierwszych odkrywców, którzy dotarli do kanionu w drugiej połowie XIX w. Pionierem był John Wesley Powell. On i jego towarzysze przepłynęli kanion latem 1869 r., pokonując setki niebezpiecznych bystrzy i spiętrzeń. Wyprawa zajęła im trzy miesiące. Wcześniej nikt tego nie uczynił – kanion uważano za zbyt niebezpieczny dla żeglugi. Powell po drodze zbierał próbki skał i prowadził badania geologiczne. W raporcie dla amerykańskiego Kongresu, sporządzonym w 1875 r., nie mógł się nadziwić, jak to możliwe, że w środku olbrzymich Gór Skalistych, których warstwy są pofałdowane we wszelkich możliwych kierunkach, mógł ocaleć blok sztywnych, „prostych” skał.

Levander też chciał to zrozumieć. Był oczywiście w znacznie lepszej sytuacji niż jego poprzednicy; nie tylko ci z XIX w., ale nawet ci, którzy prowadzili tu badania pod koniec XX w. Naukowiec mógł bowiem skorzystać z nowego narzędzia do zbierania informacji o budowie geologicznej kontynentu – sieci USArray składającej się z około 400 przenośnych sejsmometrów, ustawianych w odstępie 70 km od siebie i tworzących pas o szerokości kilkuset kilometrów, ciągnący się od północnej do południowej granicy USA. Co dwa lata aparaturę przenoszono do kolejnej strefy położonej na wschód od poprzedniej, sukcesywnie obejmując pomiarami cały kraj. Wyniki trafiały do University of California w San Diego, a po obróbce i weryfikacji do bazy danych na ­ University of ­ Washington w Seattle.

W połowie poprzedniej dekady sejsmometry ­ USArray prześwietliły litosferę pod Płaskowyżem Kolorado. Levander poprosił kolegów po fachu z Seattle, aby udostępnili mu dane i obrazy z tych prześwietleń. Zobaczył na nich potężną anomalię sejsmiczną tkwiącą dokładnie pod Wielkim Kanionem. Cóż to ­mogło oznaczać? – Ziemska litosfera składa się z dwóch warstw: lżejszej skorupy na górze i nieco cięższej warstwy, nazywanej perydotytową, pod spodem. Obie budują kontynenty. Są lekkie, sztywne i dość chłodne, przynajmniej w porównaniu z leżącą pod nimi gęstą, gorącą i plastyczną astenosferą, która zaczyna się na głębokości 150 km i sięga do poziomu 700 km. Jednak pod Płaskowyżem Kolorado tego podręcznikowego schematu nie odnajdziemy – mówi Levander. Odkrył on, że sztywne skały litosfery zanurkowały w rejonie dzisiejszego kanionu na głębokość ponad 200 km, gdzie zaczęła się na nie „wpychać” najpierw płynna, a później zastygająca astenosfera. – To ona zaczęła szybko unosić płaskowyż, jakieś 6 mln lat temu. Wtedy też narodził się Wielki Kanion – twierdzi naukowiec.