Wiedzę na temat bardzo dawnego klimatu geolodzy odtwarzają na różne sposoby, np. badając skład skał. Aby tak uzyskana wiedza miała większą wartość, muszą brać poprawkę na to, gdzie w interesującym ich momencie geologicznym znajdowały się badane skały. Miliony lat temu takie miejsce wypadało bowiem gdzieś indziej, niż dziś - a to za sprawą powolnej wędrówki płyt tektonicznych. Naukowcy z Uniwersytetu w Utrechcie (Holandia) badają na przykład dawną florę i faunę (sprzed 245 milionów lat), której ślady zachowały się na terenie holenderskiej gminy Winterswijk. Analizy wskazują jednak na to, że organizmy te żyły w środowisku bardzo podobnym do dzisiejszego środowiska Zatoki Perskiej, kształtowanym przez klimat typowy dla pustyni i tropikalnego morza. Naukowcy wiedzą jednak, że miliony lat temu dzisiejsze tereny Holandii znajdowały się na takiej szerokości geograficznej, jak dziś kraje arabskie.

Początkowo naukowcy próbowali dokonywać takich rekonstrukcji geologicznych w ramach pojedynczego modelu. Później jednak opracowali nowy, bardziej wyrafinowany model, który pozwala odtworzyć historię geologiczną każdego z badanych miejsc z niespotykaną precyzją. W modelowaniu uwzględnili np. ruchy małych płyt tektonicznych, jak też „zaginionych kontynentów”, takich jak Wielka Adria (zaginiony paleomikrokontynent wielkości Grenlandii, który został „pogrzebany” pod południową Europą), Himalaje Tybetańskie (część tektoniczna rozciągająca się na północ od Himalajów, wkraczająca głęboko w Tybet) czy Argoland (hipotetyczny paleokontynent, który oderwał się od północno-zachodniej Australii). Wszystkie te „zaginione krainy” zostawiły ślady w formie pofałdowanych skał w obrębie górskich pasm, odpowiednio: w rejonie śródziemnomorskim, Himalajach i Indonezji.

„To znaczy, że po raz pierwszy jest obecnie dostępny prawdziwie globalny model, który pozwala powiązać te skały z ich oryginalnymi płytami, które od tamtego czasu znikły w płaszczu Ziemi. Teraz możemy prześledzić tę globalną podróż tych skał” - komentuje prof. Douwe van Hinsbergen z Uniwersytetu w Utrechcie.

Paleogeograficzne rekonstrukcje powstawały w dwóch głównych krokach. Najpierw Van Hinsbergen stworzył rekonstrukcje pokazujące, jak płyty tektoniczne poruszają się względem siebie. Dokonał tego, „rozprasowując” górskie skały, pofałdowane przez sunące płyty kontynentalne i umiejscawiając je w modelu obok siebie. „Cała rekonstrukcja musi być zlokalizowana na odpowiedniej szerokości geograficznej. To ważne np. dla badań klimatu” - zaznacza współautor badania, Bram Vaes z instytutu badawczego CEREGE w Aix-en-Provence (Francja).

W kolejnym etapie rekonstrukcji geolodzy wykorzystali informacje magnetyczne zawarte w dawnych skałach. Jak przypominają, kąt pomiędzy kierunkiem pola magnetycznego Ziemi i powierzchnią samej Ziemi zmienia się stopniowo, począwszy od biegunów w stronę równika, co ma związek z szerokością geograficzną. Jednocześnie wiadomo, że wiele skał zawiera minerały magnetyczne, które w swojej strukturze „zapisały” kierunek pola magnetycznego w miejscu, w którym powstawały. Biorąc to pod uwagę - naukowcy mogli określić, na jakiej szerokości geograficznej się to działo.

Łącząc to podejście z metodami pozwalającymi określić wiek skał geolodzy stworzyli szczegółowy obraz ruchów zarówno płyt tektonicznych, jak i leżących pod nimi skał.

Model, który stworzyli, i związane z nim narzędzie (Paleolatitude.org) mają różne zastosowania. Pozwalają np. zrekonstruować bioróżnorodność - prześledzić jej rozwój i odporność, a także lepiej zrozumieć ewolucję klimatu.

Naukowcy przypominają, że pofałdowane skały w pasmach górskich są bogate w skamieniałości. Dzięki nowemu narzędziu paleontolodzy mogą bardziej szczegółowo ustalać, jak na różnych szerokościach geograficznych i w różnych klimatach przez miliony lat rozwijała się różnorodność biologiczna. „To nam pozwala np. ujawnić, co działo się z globalną bioróżnorodnością w czasie historycznych masowych wymierań i po nich, np. w efekcie nagłego ogrzania albo ochłodzenia Ziemi - mówi współautorka badania opublikowanego w PLOS One (DOI 10.1371/journal.pone.0346817), Emilia Jarochowska, paleontolożka z Uniwersytetu w Utrechcie. - Które szerokości geograficzne pierwsze stają się niezdatne do życia, a które stają się refugiami? Które gatunki migrują, które się przystosowały, a które wymarły?”.

Dla najbardziej znanych masowych wymierań takie modele już analizowano. Trudno było jednak testować ich prawdziwość z powodu niepewności dotyczącej paleogeograficznego umiejscowienia skamieniałości. „Z nowym modelem mamy o wiele większą pewność, a nasze zrozumienie bioróżnorodności przesuwa się z jednowymiarowego (czyli zmian zachodzących wyłącznie w czasie) – do trójwymiarowego: zmian w czasie i w przestrzeni. To pozwala nam wyciągać lekcje na temat odporności różnorodności biologicznej, jaką mamy dziś” - dodaje.

Model „działa” - pozwala śledzić historię miejsc - do historycznego momentu istnienia superkontynentu Pangea, 320 mln lat temu. W przyszłości może być rozszerzony do punktu zwanego „eksplozją kambryjską” - zaistnienia złożonych form życia, ok. 550 mln lat temu. (PAP)

zan/ agt/