Afrika splittras bokstavligen inför våra ögon
Östra Afrika håller på att brytas sönder – och det är redan synligt med blotta ögat. Forskare har nu identifierat källan till detta fenomen, begravd tusentals kilometer under jordytan.
Längs tusentals kilometers sträcka växer ett system av dalar, vulkaner och sprickor fram, ett system som i framtiden kan dela upp kontinenten i två separata delar. De senaste studierna pekar på att det är en mäktig ström av het materia i jordens mantel som driver denna dramatiska process.
På vissa ställen i Kenya och Etiopien kan man med egna ögon se hur marken öppnar sig och nya sprickor uppstår. Geofysiker betonar att denna omvandling hör till de mest dramatiska geologiska processer som just nu pågår på vår planet. Till skillnad från många andra tektoniska fenomen sker denna kontinentala uppdelning tillräckligt snabbt för att forskare ska kunna dokumentera den under loppet av några generationer.
Vad är det stora östafrikanska riftsystemet?
Det stora östafrikanska riftsystemet sträcker sig ungefär 3 500 kilometer och löper genom Etiopien, Kenya, Uganda och Malawi. Det skapar vidsträckta sänkor, förkastningar och sprickdalar i landskapet. Systemet åtföljs av intensiv vulkanism med återkommande utbrott, vilket vittnar om en exceptionell aktivitet djupt under regionens yta.
Även om det finns många exempel på kontinentala uppdelningar i jordens geologiska historia hade mekanismen bakom det östafrikanska riftsystemet länge förblivit ett mysterium. Regionen har blivit ett läroboksexempel för forskning kring hur kontinenter fragmenteras.
Varför splittras Afrika just här?
Geologerna var länge oense om vad som driver spridningen av jordskorpan och den ökade vulkanismen. Två grundläggande scenarier stod mot varandra. Det första föreslog att allt sker relativt grunt, i den övre delen av manteln och skorpan, till följd av tektoniska krafter som verkar på de litosfäriska plattorna. Det andra scenariot tillskrev en avgörande roll åt ett djupt, hett materialflöde i manteln, som trycker upp underifrån, försvagar skorpan och skapar sprickor.
Den andra hypotesen förutsätter existensen av en så kallad supermantelpluym – en gigantisk skorsten av het bergart som sträcker sig från gränszonen mellan kärna och mantel ända upp under östra Afrika. Direkta bevis som kunde koppla den lokala vulkanismen till en så djup källa saknades dock länge.
Ett internationellt forskarlag valde att angripa problemet på ett okonventionellt sätt. I stället för att enbart fokusera på terrängens form eller seismiska vågor analyserade de den kemiska sammansättningen hos gaser som läcker ut i ett geotermiskt fält i den kenyanska delen av riftdalen.
Nyckeln gömd i gaser från planetens inre
Forskarna studerade heta gaser och ångor som tränger upp till ytan genom sprickor, fumaroler och geotermiska källor. Med exceptionell precision mätte de bland annat isotoper av neon – ett inertgasämne som är utmärkt lämpat för att spåra ursprunget hos material från jordens djup.
Gasernas isotopsammansättning från Kenya pekar på en förvånansvärt djup gemensam källa – inte bara för denna plats, utan för hela det vidsträckta riftbältet. Det visade sig att de undersökta gaserna bär ett tydligt avtryck från den nedre delen av jordens mantel. Deras sammansättning liknar dessutom gaser som tidigare analyserats i vulkaniska bergarter från Röda havet i norr och från vulkaniska områden i Malawi i söder.
Denna överensstämmelse över så enorma avstånd antyder något mycket konkret. Hela denna vulkaniska zon, från Röda havet ner till riftsystemets södra delar, kan dela på en enda gemensam djup kanal av het materia.
Geologer beskriver den som en supermantelpluym förankrad alldeles vid gränsen mellan kärna och mantel. Det rör sig om en struktur som är större och kraftfullare än de typiska pluymer som förklarar klassiska heta fläckar som Hawaii eller Island.
En gigantisk motor under östra Afrika
Supermantelplutymen under östra Afrika kan ha startat – och håller nu igång – kontinentens uppdelning genom att tillföra värme och material från jordens djup över ett enormt område. Seismiska instrument hade tidigare antytt att det under Afrika finns stora onormalt heta zoner i manteln. Gasanalysen tillför ett saknat element i detta pussel – en kemisk signatur som binder samman vulkanaktiviteten från norr till söder till en enda helhet.
Varför spelar ursprunget hos dessa gaser egentligen någon roll? Utan förståelse för den djupa energikällan är det svårt att beskriva hur hela riftsystemet fungerar. Om krafter från gränsen mellan kärna och mantel är inblandade förändrar det bilden av de litosfäriska plattornas rörelser i regionen.
Enligt forskarna visar resultaten att supermantelplutymen fungerar som en motor med flera funktioner:
- Värmer upp och försvagar den nedre delen av den kontinentala jordskorpan
- Underlättar spridning och uppsprickning av skorpan
- Tillhandahåller magma som är ansvarigt för de många vulkanutbrotten längs riftet
- Påverkar riktningen och takten för rörelserna hos angränsande tektoniska plattor
- Skapar geotermiska fält som kan utnyttjas för energiproduktion
- Orsakar jordbävningar i hela östra Afrikaregionen
- Formar nya geologiska strukturer synliga vid ytan
- Förändrar atmosfärens sammansättning i områden med fumaroler
Studiens resultat publicerades i den vetenskapliga tidskriften Geophysical Research Letters, där de nådde en bred gemenskap av geologer och geofysiker som forskar om jordens inre.
Vad kan hända med Afrika om miljontals år?
Tektoniska processer mäts i miljontals år, så ingenting dramatiskt kommer att inträffa under vår livstid. Men ur en geologs perspektiv befinner sig östra Afrika i början av en resa som kan sluta med uppkomsten av ett helt nytt ocean.
Om processen fortsätter kan det om tiotals miljoner år bildas en ny havsbassäng i östra Afrika, liknande det nuvarande Röda havet, och i en ännu mer avlägsen framtid ett fullvärdigt hav. Den östra delen av kontinenten skulle då kunna bli en självständig kontinentalplätt.
Även om de tektoniska förändringarna är mycket långsamma känner vi redan av deras konsekvenser. Riftregionen tillhör jordens mer seismiskt och vulkaniskt aktiva platser. Jordbävningar, även om de är mindre kraftiga, utgör en fara för infrastruktur och befolkning. Vulkanutbrott kan förstöra skördar, lamslå flygtrafiken och tvinga invånare till evakuering.
Å andra sidan döljer denna energi en enorm potential. Aktiva geotermiska fält, som i Kenya, utgör en källa till förnybar el och värme. I flera länder i regionen håller geotermiska kraftverk på att bli en viktig del av energimixen och bidrar till ökad oberoende från fossila bränslen.
Hur forskare läser av jordens inre
Denna forskning är ett bra exempel på hur olika vetenskapliga discipliner samarbetar för att förstå processer som pågår hundratals eller till och med tusentals kilometer under våra fötter. Geokemister analyserar gaser och bergarters sammansättning, seismologer följer seismiska vågors banor och geofysiker skapar tredimensionella modeller av manteln och skorpan.
Isotoper av neon eller helium fungerar som färgade markeringar som avslöjar från vilket djup och vilken reservoar det material härstammar som tar sig upp i magman. Om denna signal upprepas på många platser som ligger tusentals kilometer från varandra pekar det mot en gemensam stor källa djupt nere i manteln.
Förståelsen av en sådan superpluym är betydelsefull inte bara för Afrika i sig. Den här typen av strukturer påverkar plattornas rörelser i planetär skala och formar kontinenternas, oceanernas och bergskedjornas placering under miljarder år. För människor som lever idag är dock de mer praktiska konsekvenserna viktigare: var det lönar sig att investera i geotermisk energi och var man särskilt måste vara uppmärksam på risken för jordbävningar och utbrott.
Kunskapen om djupet ger praktisk nytta
Insikten om den djupa motorn under östra Afrika hjälper oss att bättre bedöma både risker och möjligheter. Den visar också att även en till synes stabil kontinent, på lång geologisk tidsskala, beter sig som en långsamt flödande massa som ständigt omformas och omgrupperas.
Forskare från universitet i USA, Storbritannien och Kenya fortsätter att övervaka geotermiska fält och seismisk aktivitet. Deras data hjälper östafrikanska regeringar att planera byggandet av säkrare infrastruktur och samtidigt utnyttja regionens energipotential. Det handlar inte bara om teoretisk geologi – det är praktiska kunskaper som kan rädda liv och förbättra ekonomin i hela länder.
