Panamský průliv: Z hlubin Země

Jako datum v geologických dějinách je vznik štíhlého pevninského mostu, který spojuje Jižní a Severní Ameriku, událostí s červeným písmem. Během posledních 100 milionů let byly obě velké pevniny více než jednou odděleny hlubokými vodami oceánu. Úzký úsek Střední Ameriky, který je nyní spojuje – v nejužším místě podél Panamského průlivu – změnil nejen mapu světa, ale i cirkulaci oceánů, průběh biologického vývoje a pravděpodobně i globální klima. Dnešní verze průlivu, zmučený produkt různých sil, byla pravděpodobně vytvořena vulkanismem a pohyby tektonických desek někdy před 15 až 3 miliony let.

Cornelia Class, geochemička z Lamont-Doherty Earth Observatory na Kolumbijské univerzitě, a Esteban Gazel, pomocný vědecký pracovník z Lamontu, který nyní působí na Virginském polytechnickém institutu, zkoumají jednu z nejzáhadnějších sil působících na tomto přírodním staveništi: Galapážskou plužinu.Plume je dlouhotrvající horký vývěr materiálu z hlubin země, který se taví blízko povrchu a vytvořil řetězce sopek, a to jak pod vodou, tak v podobě oceánských ostrovů. Pochází ze zemského pláště, desítky kilometrů hluboko, a stále aktivní plume je podobný horkým skvrnám magmatu, které prosakují pod Havajskými ostrovy a Yellowstonem. Předpokládá se, že začal obrovskými výlevy lávy asi před 100 miliony let pod dnešním Karibikem, ale především díky pohybu tektonických desek nad ním se od té doby přesunul daleko na jih a západ do Tichého oceánu, až na své současné aktivní místo pod Galapágy, vzdálené asi 600 mil. Gazel a Class se snaží pomoci odhalit její životní příběh a její roli při vytváření pevninského mostu. Obvykle jsou takové horniny pohřbeny hluboko pod povrchem nebo leží hluboko na dně oceánu. Tady leží víceméně na suché zemi a nabízejí neobvyklé okno do procesů probíhajících v hlubinách Země.

Na podzim roku 2012 Classová a Gazelová lovily horniny vytvořené plivníkem na panamském poloostrově Azuero, který vybíhá do Tichého oceánu. Gazel, který vyrostl v přilehlé Kostarice (kde existují identické skály), se specializuje na studium této oblasti. Stejně dobře jako doma diskutuje o chemii frakcionace taveniny nebo se prochází s osmikilovým kladivem přehozeným přes rameno a hledá pravděpodobné balvany, které by mohl rozbít. Classová, geochemička původem z Německa, je odbornicí na chemii pláště; pracovala na horninách z východní Afriky, Antarktidy a dna Atlantského oceánu. „Lidé se často snaží pochopit vzdálené věci, například jak vznikají hvězdy,“ říká Class. „Ve skutečnosti bychom se měli dívat mnohem blíž k domovu. Tady se snažíme pochopit, co je pod námi. Jak se vyvíjela samotná Země?“

Velmi neobydlená západní část poloostrova Azuero je pro geology náročná. Její srázné kopce jsou obaleny hustou červenou půdou a vlhkými lesy a pastvinami; skály jsou vidět jen zřídka, s výjimkou koryt některých potoků nebo podél pobřeží, kde silná eroze setřásla vegetaci a hlínu. Teprve nedávno byla podél pobřeží vybudována jediná malá zpevněná silnice, takže při práci ve vnitrozemí se musíte prodírat blátivými cestami, brodit potoky a uvíznout v obrovských lijácích, které se v období dešťů přeženou každé odpoledne. Podél samotného pobřeží jsou nejlepšími místy výzkumu mořské útesy, mysy, oddělené ostrůvky a suťoviska, která se svažují přímo do nebezpečně rozbouřeného moře. Aby se k nim Gazel a Class dostali, najímají si místního rybáře, který je na svém člunu přiblíží tak blízko, jak si jen troufne. Pak se s kladivem a dalším vybavením vrhnou přes břeh a plavou pro ně příbojem. Pokud mají štěstí, je tam malá pláž, na které mohou přistát; pokud ne, musí dávat pozor, aby je vlny nerozmetaly o skály. Po odebrání vzorků plavou zpět k lodi, zatížené jak nářadím, tak kameny. Naštěstí jsou Gazel a Class silní plavci – a zdá se, že žraloci a krokodýli, kteří někdy straší v těchto vodách, nejsou nablízku.

Skály v této části Panamy jsou komplikovanou směsicí, která představuje složitou historii průlivu. Podle jejich silně zvětralého povrchu je těžké rozeznat jeden druh od druhého. Pouze jejich rozlomením mohou Gazel a Class zjistit, zda našli svůj lom. Jedná se o pikrit – druh vyvřelé horniny, která krystalizuje, když magma z pláště míří vzhůru. Obvykle vzniká na mořském dně a obsahuje jiskřivé žlutozelené krystaly olivínu, typického minerálu pocházejícího z pláště, který se v horninách vzniklých blíže povrchu nevyskytuje. Gazel a jeho postgraduální student Jarek Trela se prodírají hromadami zaoblených balvanů jako trestanci na vězeňské hromadě kamení a houpají se na saních na pravděpodobně vypadajících balvanech, dokud se některý z nich neodštípne. Když mají štěstí, najdou uvnitř krystaly, které je prozrazují; pak skálu rozbijí na menší kusy. Třída použije menší geologické kladivo, aby ze vzorků velikosti pěsti očistil zvětralé vnější hrany, a pak je zabalí do sáčku.

Geologové se domnívají, že galapážská plužina začala být aktivní před více než 100 miliony let pod většinou území dnešní Střední Ameriky. Přibližně před 75 miliony let – tedy na začátku věku dinosaurů – pomáhaly obrovské výlevy lávy z této plužiny vytvářet dřívější verzi pevninského mostu. Tektonické desky se také tlačily proti sobě a vytlačovaly části mořského dna z vody. V určitém okamžiku tyto procesy změnily oceán v bažiny, pak v souostroví a nakonec v souš. Ameriky byly spojeny. Tvorové kdysi izolovaní na jednom nebo druhém kontinentu mohli migrovat a míchat se tam a zpět. Důkazem jsou dnes zkameněliny ukazující vývojové stromy příbuzných dinosaurů a raných červů, hadů a savců na místech tak vzdálených, jako je Utah a Argentina. Předpokládá se však, že tento první pevninský most se zhruba před 50 až 65 miliony let rozpadl, protože na něm pokračovaly tektonické pohyby. (Druhé datum se zhruba shoduje s datem dopadu obřího meteoritu u Mexika, který vyhubil dinosaury; zda to však nějak souviselo s rozpadem, není známo.)

Přibližně před 15 až 65 miliony let se galapážská plužina stěhovala na západ do Pacifiku a vytvářela řetězce sopečných ostrovů a podmořských sopek. Současně se pacifická tektonická deska nad ní pohybovala zpět na východ. Jak se deska pohybovala, odnášela zbytky sopek vzniklých z plužiny zpět do Střední Ameriky. Zde se pacifická deska pomalu srážela se samostatnou deskou, která se pohybovala z oblasti dnešního Karibiku. Jak se protilehlé desky setkávaly, jejich části se vyškrábaly nahoru a začal se formovat druhý pevninský most. Některé ostrovy a podmořské hory, které se nacházely na Pacifické desce, se jako třešničky na dortíku přilepily na rozvíjející se pevninu. Právě rozpadající se zbytky těchto putujících sopečných hor tvoří mnoho kopců a mořských útesů na poloostrově. Sopečný chochol nadále vybuchuje pod vzdálenými Galapážskými ostrovy (součást Ekvádoru, nikoli Panamy). Jeho přesný tvar a dynamika současných erupcí jsou stále předmětem určitého tajemství.

Zpět v laboratořích vědců na Lamont-Dohertyho a Virginské technice pomohou chemické analýzy panamských pikritů odhalit dobu, teploty a další podmínky, za kterých horniny vznikaly. Vědci doufají, že to vrhne světlo nejen na vznik přesmyku, ale i na procesy v hlubinách Země. Gazel a další kolegové se galapážskou puklinou zabývají již delší dobu. Mezi jejich první zjištění patří: zdá se, že od dob dinosaurů se magma v plumu ochladilo asi o 200 °C; také velikost a rychlost erupcí se snížila. To může znamenat, říká Gazel, že „plášťové plumy mohou být jako lidé; stárnou a umírají“. Ale tento, říká, má před sebou ještě dlouhou cestu, než vyhasne – pravděpodobně desítky milionů let.

Co se týče současného pevninského mostu, Gazel se přiklání k současné teorii, že vznikal po částech a začínal stejně jako ten dřívější, jako řada bažin, úžin a ostrovů, možná před 15 miliony let. Možná už před 8 miliony let se pohyblivé podmořské hory zvedaly ze dna oceánu a narážely do srostlých mas pevniny. Domnívá se, že právě tato pohoří nakonec zcela uzavřela průliv, čímž se Panama a Kostarika staly kloubovým bodem Ameriky. „Bez nich bychom neměli pevninský most,“ říká. Konvenčně přijímané datum úplného uzavření je asi před 3,5 milionu let, ale Gazel si myslí, že k tomu mohlo dojít o několik milionů let dříve. To je sporné; nedávná studie jiných badatelů uvádí, že to bylo před 13 až 15 miliony let.

Ať už je přesná posloupnost a načasování jakékoliv, fosilie ukazují, že tvorové, kteří se desítky milionů let vyvíjeli izolovaně v oddělené Americe, začali opět proudit a vyvíjet se ze severu na jih. Jedni z prvních byli ti, kteří uměli dobře plavat nebo se alespoň brodit: tapíři směřující na jih, pekariové a slonům podobní gomphotheres a na sever směřující obří lenochodi neboli megatherium, z nichž někteří dosahovali výšky až 29 stop. Jak se pevninský most plnil, z proudu migrantů se stala záplava. Ta vyvrcholila před několika miliony let takzvanou Velkou americkou biotickou výměnou. V různých dobách proudili z Jižní Ameriky vzhůru předkové dnešních severoamerických pásovců, dikobrazů a vačic a dnes již dávno vyhynulých dravých devítimetrových nelétavých ptáků. Ze Severní Ameriky přicházeli dolů jeleni, mastodonti, velbloudi, mývalové, kočky, psi a nejrůznější hlodavci. Z neznámých důvodů byla invaze ze severu mnohem úspěšnější než invaze z jihu. V důsledku toho bylo mnoho jižních druhů nahrazeno severními – předky dnešních jaguárů, lam a další charakteristické jihoamerické fauny.

Průliv spojoval kontinenty, ale rozděloval oceány. Jakmile byly Atlantik a Pacifik odděleny, mořští živočichové, například měkkýši na mělké, teplé karibské straně, se vydali zcela odlišnou evoluční cestou než ti na chladnější, hlubší pacifické straně. Zcela se změnila i samotná cirkulace oceánské vody; před rozdělením proudila voda z východu na západ, z Atlantiku do Pacifiku, ale nyní byl tento tok zablokován. V Atlantiku tak vznikla trvalá obří oklika – Golfský proud -, který nyní tlačí teplé vody z tropů nahoru k okraji Arktidy. Přenos tohoto tepla nyní zajišťuje severní Evropě její obvyklé teplé klima. A protože teplo zvyšuje výpar, pravděpodobně také zvýšilo severní srážky ve formě sněhu. V různých obdobích oběžné dráhy Země se tyto srážky hromadily v ledovcích a tlačily severní polokouli do série velkých dob ledových, které zažila v posledních několika milionech let. Na pacifické straně se také změnil ráz počasí, kdy se podél západních pobřeží obou kontinentů neustále prohlubovaly hluboké vody a dominoval cyklický jev El Niño, při němž se východní hladina oceánu střídavě otepluje a ochlazuje. El Niño nyní přímo či nepřímo řídí srážky, a tím i zemědělství, v měřítku desítek let na většině území Asie a obou Amerik.

„Horniny, naše pole zkoumání, je tak úzké,“ říká Gazel. „Ale také nám pomáhá pochopit mnoho o biologii a klimatu Země.“

Panamský průliv není jedinečný. I jinde se objevily a zmizely další pozemní mosty. Beringův průliv, který v současnosti rozděluje Aljašku a Sibiř, byl periodicky Beringovým pevninským mostem, když doby ledové uzamkly velkou část zemské vody do ledu a snížily hladinu moře. Možná právě tudy se lidé a další živočichové dostali do Ameriky. V dobách nižší hladiny moře spojovaly kdysi další, dnes již zaniklé mosty Velkou Británii s pevninskou Evropou, Srí Lanku s Indií a části Indonésie nebo Austrálie s Asií. Egyptský Sinajský poloostrov dnes spojuje Afriku a Eurasii, ale nebylo tomu tak vždy; tyto kontinenty byly kdysi odděleny a možná jednou budou znovu.

Panama zůstává křižovatkou ve všech směrech. Když sem počátkem roku 1500 přišli Španělé, rychle si ji zafixovali jako úzké místo mezi dvěma velkými oceány a využili ji jako odrazový můstek k invazi do západní Ameriky. O průplavu mluvili už v roce 1524, ale nikdy se k němu nedostali. Po zlaté horečce v Kalifornii v roce 1849 vedla přes průliv železnice, po níž se na západ stěhovala záplava migrantů. Francouzi se pokusili vybudovat průplav v 80. letech 19. století, ale zastavila je malárie a sesuvy půdy. Po převzetí Panamy Spojenými státy byl v roce 1914 dokončen 45 mil dlouhý Panamský průplav, který je stále klíčovou obchodní cestou. Panama (stejně jako Kostarika), jakožto kloub mezi dvěma velkými světadíly, uchovává nadstandardní biologickou rozmanitost: stovky druhů plazů a obojživelníků, nejméně 950 druhů ptáků a legendární každoroční migrace ptáků a mořských želv na poloostrově Azuero a v okolních oblastech.

Panamský průplav byl přínosem pro geology, kteří z hornin odkrytých při výkopech získali mnoho původních poznatků o historii regionu. Dnes se vedle něj kope ještě větší průplav a badatelé tam míří znovu. Gazel a Class však zatím dávají přednost divočejšímu a odlehlejšímu poloostrovu Azuero. „Je pro nás zásadní přijít sem a pokusit se přečíst skály,“ říká Gazel. „Baví mě také příroda. Už není tolik míst, kde se můžete takhle vzdálit od civilizace.“

PŘEHLÉDNĚTE SI SLIDESHOW Z TERÉNNÍHO VÝZKUMU

PŘEHLÉDNĚTE SI VIDEO Z TERÉNNÍHO VÝZKUMU