Środowisko

Danakil czyli narodziny oceanu

Numer 9/2018
Mieszkańcy Afaru ­pozyskują sól zalegającą na dnie depresji Danakil, przewożą ją na wielbłądach i sprzedają na targach. Mieszkańcy Afaru ­pozyskują sól zalegającą na dnie depresji Danakil, przewożą ją na wielbłądach i sprzedają na targach. Magdalena Paluchowska / Shutterstock
Etiopia to jedyne miejsce na globie, gdzie siły wewnętrzne Ziemi przystąpiły do niszczenia kontynentu. Trwa tam formowanie dna przyszłego oceanu.
Depresja Danakil znajduje się w północnej części większej jednostki geologicznej zwanej Zapadliskiem lub Trójkątem Afarskim (­kolor zielony) zajmu­jącej powierzchnię ok. 100 tys. km2.Wikipedia Depresja Danakil znajduje się w północnej części większej jednostki geologicznej zwanej Zapadliskiem lub Trójkątem Afarskim (­kolor zielony) zajmu­jącej powierzchnię ok. 100 tys. km2.
Dallol wznosi się z dna depresji Danakil. Jest najniżej położonym wulkanem na świecie – wierzchołek znajduje się 45 m poniżej poziomu morza.GenadijsZ/Shutterstock Dallol wznosi się z dna depresji Danakil. Jest najniżej położonym wulkanem na świecie – wierzchołek znajduje się 45 m poniżej poziomu morza.
Kratery powstały w wyniku wyrzutu gazów wulkanicznych w 1926 r., a następnie zostały wypełnione gorącymi jeziorami.GenadijsZ/Shutterstock Kratery powstały w wyniku wyrzutu gazów wulkanicznych w 1926 r., a następnie zostały wypełnione gorącymi jeziorami.
Trójkąt Afarski powstał w miejscu zetknięcia się granic trzech płyt litosfery (czerwono-zielone linie). Na styku płyt znajdują się zapadliska zwane ryftami – dwa z nich są już ­wypełnione wodą ­oceaniczną (Morze Czerwone i Zatoka Adeńska), w Wielkim Rowie Afrykańskim ocean dopiero się pojawi. Strzałki pokazują kierunek wędrówki płyt, liczby – prędkość tej wędrówki w mm na rok.Wikipedia Trójkąt Afarski powstał w miejscu zetknięcia się granic trzech płyt litosfery (czerwono-zielone linie). Na styku płyt znajdują się zapadliska zwane ryftami – dwa z nich są już ­wypełnione wodą ­oceaniczną (Morze Czerwone i Zatoka Adeńska), w Wielkim Rowie Afrykańskim ocean dopiero się pojawi. Strzałki pokazują kierunek wędrówki płyt, liczby – prędkość tej wędrówki w mm na rok.
Afrykańskie nabrzmienie (African superswell).Wikipedia Afrykańskie nabrzmienie (African superswell).
Etiopski wulkan Erta Ale sąsiaduje z depresją Danakil. W jego kraterze od kilkudziesięciu lat bulgocze jezioro lawowe.Mikhail Cheremkin/Shutterstock Etiopski wulkan Erta Ale sąsiaduje z depresją Danakil. W jego kraterze od kilkudziesięciu lat bulgocze jezioro lawowe.

Depresja Danakil to jedno z najniżej położonych i najbardziej niegościnnych miejsc na Ziemi. Ciągnie się na długości kilkudziesięciu kilometrów w północno-wschodniej części Etiopii, w pobliżu granicy z Erytreą. Jej dno znajduje się od 100 do 150 m poniżej poziomu morza. Przez cały rok jest tu gorąco (średnia dobowa temperatura wynosi 34˚C, a latem w ciągu dnia potrafi wzrosnąć do blisko 50˚C w cieniu) i sucho (roczna suma opadów rzadko przekracza 10 cm).

Nie jest to okolica, w której większość z nas chciałaby spędzić wakacje (choć turyści i tu docierają). Teren jest kompletnie pozbawiony roślinności, za to w wielu miejscach można się natknąć na zdradliwe jeziorka gorącej lawy lub też wanny bulgoczącej, niemal wrzącej wody. Zarówno lawa, jak i woda wypływają z głębokich podziemnych rezerwuarów podgrzewanych ciepłem planety. Wokół pełno jest dziwacznych form skalnych oraz kopców w jaskrawych barwach – od żółtej przez zieloną po purpurową. To nagromadzenia minerałów, które wytrąciły się z wód termalnych. Poza tą odpustową jaskrawością znajdziemy też elegancką biel i czerń. Białą barwę mają rozliczne wykwity solne, z daleka wyglądające jak ule. Natomiast czerń jest domeną postrzępionych skał wulkanicznych. W powietrzu czuć zapach siarki i chloru, a uciekające spod ziemi rozmaite ciecze i gazy wydają syk, który przy odrobinie wyobraźni łatwo wziąć za odgłos jakiejś bestii czającej się za załomem skalnym.

Takie miejsca kojarzą nam się raczej z piekłem niż z rajem. I faktycznie jest w nich coś piekielnego, jeśli trzymać się starożytnych i średniowiecznych wyobrażeń lokujących w podziemiach krainę dusz skazanych na wieczne potępienie. Krajobraz Danakil jest w stu procentach dziełem zjawisk zachodzących w głębi Ziemi na kolejnych, coraz niższych poziomach podziemnego świata: od płytkiej skorupy ziemskiej, gdzie zbiera się gorąca magma, zanim wypłynie na powierzchnię, aż po dolną część płaszcza, gdzie swoją wędrówkę rozpoczynają potężne prądy konwekcyjne, wypychające ku górze kolejne potoki płynnej skalnej materii. I nie jest to przypadek, że właśnie w tej części Afryki owe prądy docierają względnie blisko powierzchni globu, podgryzając od spodu litosferę – chłodną i sztywną powłokę zbudowaną ze skał skorupy ziemskiej i najwyższego poziomu płaszcza.

Upadek Afaru

Pod Danakil litosfera ma grubość ok. 100 km. Nie tworzy jednak zwartej masy skalnej. Siły wewnętrzne potrzaskały ją bowiem na trzy olbrzymie płyty tektoniczne. Są to: od północnego wschodu płyta arabska z Półwyspem Arabskim, od północnego zachodu płyta nubijska, obejmująca większość kontynentu afrykańskiego, i od południowego wschodu płyta somalijska, tworząca wschodni skraj kontynentu, a ciągnąca się od Półwyspu Somalijskiego przez wyżyny Afryki Wschodniej aż po terytorium Mozambiku. Te trzy kawałki litosfery są rozsuwane powoli za sprawą magmy napływającej z dołu i wciskającej się pomiędzy nie, a także rozciągane i rozrywane, co sprawia, że teren powyżej stopniowo się obniża. W ten właśnie sposób doszło do powstania rozległego zapadliska tektonicznego zwanego Trójkątem Afarskim, którego najniższą część stanowi depresja Danakil.

Trójkąt Afarski ma ok. 100 tys. km2 i zajmuje sporą część Etiopii, Erytrei i Dżibuti. Zaczął się tworzyć ponad 20 mln lat temu. Narodziny zapadliska były skromne. Zaczęło się od niewielkiej rysy na gładkim wówczas obliczu Czarnego Lądu. Pęknięcie to, początkowo niewielkie, z upływem milionów lat rozszerzyło się do kilkuset kilometrów, a jego dno zapadło o ponad 4 km, lokując się tak nisko, że jego najniższe fragmenty znalazły się poniżej poziomu morza. Oczywiście woda, gdy tylko nadarzy się okazja, zalewa takie depresje. Morze Czerwone wielokrotnie wkraczało do Danakil. Jego trangesje i regresje się powtarzają. Po raz ostatni wycofało się stąd ok. 30 tys. lat temu. Pozostałością po tych cyklicznych zalewach są w Danakil grube warstwy soli i innych ewaporatów, powstałych w wyniku wyparowywania wody morskiej. Dlatego znaczną część depresji zajmują płaskie jak stół solniska, od setek lat eksploatowane przez mieszkające tu ludy, głównie przez Afarów, poza tym parających się hodowlą wielbłądów.

Jednak solna pokrywa została w wielu punktach podziurawiona przez ciekłe i lotne substancje wydostające się z wnętrza globu: lawę, silnie zmineralizowane wody termalne oraz umykające do atmosfery gazy wulkaniczne. Biel soli kontrastująca z czernią bazaltów, kolorowa mozaika gorących jeziorek i źródeł oraz wielobarwne budowle powstałe z odparowania wód termalnych – wszystko to składa się na niezwykły abstrakcyjny obraz namalowany przez samą naturę. Jednym z najbardziej niesamowitych miejsc jest wulkan Dallol o średnicy ok. 2 km, wznoszący się łagodnie na wysokość mniej więcej 60 m ponad powierzchnię solnej równiny. Jego kratery to zapewne jedno z najbardziej kolorowych miejsc na globie. Olbrzymie wrażenie robią kilkudziesięciometrowe kaniony solne wycięte przez epizodyczne rwące rzeki, pojawiające się na krótko po ulewnych deszczach. Największy z kraterów Dallol powstał w 1926 r. za sprawą erupcji freatycznej. Tym terminem naukowcy określają wybuch, podczas którego z wulkanu wystrzeliwują olbrzymie ilości pary wodnej, tworzącej się, gdy woda gruntowa lub deszczowa zetkną się z gorącą magmą. Efekt jest zawsze ten sam – woda gwałtownie zmienia się w parę pod dużym ciśnieniem, która w końcu rozsadza skały. Kratery powstałe w wyniku erupcji freatycznych nazywane są maarami. Te znajdujące się na wierzchołku Dallol są dziś wypełnione gorącymi źródłami solankowymi otoczonymi kolumnadą skał o najróżniejszych kształtach i barwach.

Życie w oparach z depresji

Co ciekawe, od kilku lat w tym właśnie niegościnnym miejscu naukowcy z europejskiego projektu badawczego Europlanet poszukują organizmów ekstremofilnych, czyli takich, które preferują skrajnie trudne warunki życia. Raz do roku w styczniu, gdy temperatury w okolicy są najniższe, grupa biologów, mineralogów, geologów i geochemików przybywa do depresji Danakil, aby w gorących słonych jeziorkach oraz solnych pokrywach i kominach wytropić jednokomórkowce (wyizolować je, a najlepiej zsekwencjonować ich DNA) odporne na trudy takiej egzystencji. „Chcemy poznać granice biosfery i ocenić, jak bardzo prawdopodobne jest przetrwanie zbliżonych form życia na innych planetach, np. na Tytanie lub Marsie” – mówi jeden z liderów grupy, Felipe Gómez z Centro de Astrobiología w Madrycie, który analizuje także dane słane przez marsjański łazik Curiosity.

Przedmiotem szczególnego zainteresowania badaczy są chemolitotrofy – mikroorganizmy pozyskujące energię do życia ze związków nieorganicznych, takich jak związki siarki, azotu czy wodór. Takie mikroby nie potrzebują do rozwoju światła słonecznego i chętnie wybierają środowiska ekstremalne, jak choćby źródła hydrotermalne na dnie oceanów. Na wulkanie Dallol, wyrosłym na grubej skorupie osadów morskich, siarki nie brakuje. Dlatego badacze są przekonani, że znajdą tu wiele wykorzystujących ten pierwiastek chemolitotrofów. „Depresja Danakil, podobnie jak całe zapadlisko Trójkąta Afarskiego, przypomina pod wieloma względami grzbiet śródoceaniczny: wylewy lawy, źródła hydrotermalne, uskoki i pęknięcia. Do kompletu brakuje tylko prawdziwego oceanu” – mówi Gómez.

Spokojnie, on też się pojawi. Nie dziś, nie jutro, ale w ciągu kilku milionów lat, co w geologii nie jest szczególnie długim okresem. Jest wiele powodów, by uznać Afar za miejsce wyjątkowe. Po pierwsze, panują tu najwyższe na planecie średnie roczne temperatury. Po drugie, jest to jedna z kolebek ludzkości – tu właśnie odnaleziono szczątki słynnej Lucy, australopiteka, który przechadzał się po okolicy przed ponad 3 mln lat, a także liczne kości Ardiego, czyli ardipiteka, który żył na tym samym terenie milion lat przed Lucy. Także dla geofizyków Afar jest szczególny – tylko tu mogą na żywo obserwować narodziny oceanu. Badacze długo powątpiewali w to, że siły wewnętrzne globu okażą się na tyle potężne, aby przełamać tak stary kontynent jak Afryka. Wszak jej fundament skalny powstał przed miliardami lat i miał mnóstwo czasu na okrzepnięcie. Dziś tworzy sztywną platformę o grubości 100–200 km, która stanowi trudny orzech do zgryzienia dla prądów konwekcyjnych w płaszczu Ziemi. A jednak wygląda na to, że prastary ląd powoli się poddaje.

Ale nawet najgorętszy kocioł magmy buzujący pod Afryką nie wystarczyłby do powstania oceanu. Aby tak się stało, oba kawałki kontynentu muszą oddalić się od siebie, ustępując miejsca materii napływającej z wnętrza globu. Taki właśnie proces zachodzi dziś w grzbietach śródoceanicznych. W osi podłużnej tych podwodnych łańcuchów górskich, ciągnących się na długości wielu tysięcy kilometrów, znajdują się tektoniczne zapadliska zwane ryftami oceanicznymi. Nimi wypływa z wnętrza globu magma tworząca nową skorupę ziemską. Tak właśnie przed 200 mln lat narodził się Atlantyk – najpierw pękł ląd, a potem magma zaczęła odsuwać od siebie jego połówki, aż w końcu pojawił się ocean, który od tego czasu stale się poszerza. Dziś dokładnie ten sam proces zaczyna się w Kotlinie Danakilskiej, którą można by nazwać piętą achillesową Afryki. Uruchomiony tu podział kontynentu będzie postępował ku południu – wzdłuż kolejnych fragmentów Wielkiego Rowu Afrykańskiego, także będącego ryftem, tyle że na razie w fazie inicjalnej, przebiegającej na lądzie. Finalnie za 10–20 mln lat cały Czarny Ląd zostanie rozerwany na dwie części – znacznie większą zachodnią i mniejszą wschodnią. Ta druga stanie się samodzielnym mikrokontynentem, w którego skład wejdą m.in. wschodnia Etiopia, cała Somalia oraz fragmenty Kenii, Tanzanii i Mozambiku.

Rozpad już się zaczął

Warto wiedzieć, że Afryka ma już za sobą jedno takie pęknięcie. W podobny sposób straciła przed dziesiątkami milionów lat Półwysep Arabski. Najpierw sztywna skorupa kontynentalna osłabła wzdłuż pęknięcia tektonicznego, potem została rozciągnięta, następnie rozerwana, a na końcu oba kawałki litosfery zaczęły się rozsuwać. Między nimi zrodziła się nowa skorupa, zbudowana ze świeżej magmy bazaltowej. Wkrótce pojawił się i sam ocean – tak doszło do powstania Morza Czerwonego i Zatoki Adeńskiej. Dodajmy, że proces ten trwa – Afryka i Arabia wciąż odsuwają się od siebie w tempie 1–2 cm rocznie.

Trójkąt Afarski także się rozszerza, a znajdująca się tu skorupa kontynentalna coraz słabiej broni się przed naciskiem magmy napierającej z dołu. Zdaniem badaczy dowodzą tego dramatyczne zdarzenia z ostatnich kilkunastu lat. W 2005 r. w depresji Danakil nastąpił silny wstrząs sejsmiczny, a w pobliżu epicentrum tego trzęsienia powstała wielka szczelina o głębokości 60 m. Najbardziej zdumiewająca była jednak jej długość – ponad 50 km. Tydzień po tym trzęsieniu po raz pierwszy za ludzkiej pamięci odezwał się niedaleko położony wulkan Dabbahu. W górę powędrowały wielkie ilości pyłów, które zasypały okolicę. Z krateru nie wypłynęło jednak nawet wiadro lawy. Za to kilkadziesiąt kilometrów na południe od wulkanu w wielu miejscach rozstąpiła się ziemia. Grunt pękał pod naciskiem magmy podpływającej z wnętrza globu, która i tutaj nie pojawiła się na powierzchni. Zastygła na głębokości wielu kilometrów, ale jej nacisk na wyżej leżące skały był tak potężny, że jedna ze szczelin zaczęła się raptownie rozstępować i wydłużać. Zatrzymała się dopiero w pobliżu Dabbahu – jakby ktoś zdecydowanym ruchem rozsuwał zamek błyskawiczny.

W ciągu pięciu następnych lat sejsmometry ustawione w Afarze zanotowały co najmniej 12 silniejszych drżeń skorupy ziemskiej. Po każdym tworzyły się nowe systemy szczelin. Z jednych pęknięć unosiły się opary gazów, z innych wydobywał się zapach siarki, dało się nawet usłyszeć bulgotanie magmy. – Gdzieś pod spodem, lecz już całkiem płytko, rodzi się dno przyszłego oceanu. Budująca je materia ma dokładnie taki sam skład chemiczny jak ta, która wypływa z dna oceanów – podkreśla Atalay Ayele, sejsmolog z uniwersytetu w Addis Abebie. Zdaniem wielu badaczy w Afarze spokojnie już raczej nie będzie, ale jeśli – to krótko. Szczelin w kotlinie zacznie szybko przybywać, a te, które już istnieją, będą się rozszerzać i wydłużać. Z czasem wypełnią się magmą – wszak droga dla niej została już utorowana. Ziemia może pękać nagle i na znacznym obszarze. – Prawdziwy ocean może się tu pojawić już za pół miliona lat. W najbliższych dekadach będziemy mogli uściślić te prognozy – mówi Ayele. Jak podkreśla, transgresja oceanu może nastąpić jeszcze wcześniej, jeżeli podobne pęknięcia w skorupie ziemskiej pojawią się masowo w pobliżu wybrzeża morskiego. Jest to dość prawdopodobne, jako że nieopodal Morza Czerwonego, w pobliżu granicy Etiopii i Erytrei znajduje się znaczna liczba wulkanów, będących obecnie w stanie uśpienia, ale mogących się obudzić pewnego dnia. Już samo ich istnienie oznacza, że magma jest bardzo blisko. Na razie przenika punktowo i szczelinami, ale pewnego dnia może jej podpłynąć o wiele, wiele więcej, a wtedy pogruchotany spękaniami ląd szybko ustąpi miejsca oceanowi. Zapewne depresja Danakil znajdzie się pod wodą pierwsza.

Skąd bierze się ta magma i dlaczego usiłuje się przebić na powierzchnię globu akurat w Afarze? Z głębszych badań sejsmicznych wynika, że olbrzymi strumień gorącej materii unosi się aż od granicy jądra i płaszcza Ziemi, czyli z głębokości prawie 3 tys. km. Ta gigantyczna rzeka magmy zwana pióropuszem płaszcza (ang. mantle plume) dociera do wierzchnich warstw planety mniej więcej pod południową i wschodnią Afryką. Z tego zresztą powodu ta część kontynentu jest położona średnio o kilometr wyżej aniżeli zachodnia. To wyniesienie znane jest w literaturze naukowej jako African superswell (afrykańskie nabrzmienie). To pióropusz płaszcza niemal na pewno odpowiada też za powstanie Wielkiego Rowu Afrykańskiego wraz z towarzyszącymi mu zjawiskami wulkanicznymi. Z magmą płyną z głębin Ziemi olbrzymie ilości ciepła, które nadtapia od spodu sztywną litosferę Afryki. Im dalej na północ, tym lepiej mu to wychodzi. Dziesiątki milionów lat temu gigantyczne dawki energii doprowadziły do powstania Morza Czerwonego, teraz skupiła się ona pod Kotliną Danakilską. Potem przyjdzie kolej na kolejne segmenty Wielkiego Rowu Afrykańskiego. Znajdujące się tam wulkany wskazują, że również bardziej na południu ryft ma połączenia z pióropuszem magmy. Czynnych stożków jest wprawdzie niewiele, a tylko kilka (w tym słynny z niebezpiecznych i częstych erupcji Nyiragongo w Demokratycznej Republice Konga) daje regularnie znać o sobie, mimo to naukowcy są zdania, że w końcu cały Rów Afrykański znajdzie się na dnie nowego oceanu. Pierwszy jednak będzie Afar.

Andrzej Hołdys
dziennikarz popularyzujący nauki o Ziemi, współpracownik „Wiedzy i Życia”

01.09.2018 Numer 9/2018

Czytaj także

Reklama
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną