The Isthmus of Panama: Out of the Deep Earth

A földtörténeti dátumokat tekintve a Dél-Amerikát és Észak-Amerikát összekötő karcsú szárazföldi híd kialakulása piros betűs dátum. Az elmúlt 100 millió év során többször is mély óceáni vizek választották el a két nagy szárazföldet. Közép-Amerikának az a keskeny szakasza, amely most egyesíti őket – a legkeskenyebb helyen, a panamai földszoros mentén – nemcsak a világtérképet változtatta meg, hanem az óceánok keringését, a biológiai evolúció menetét és valószínűleg a globális éghajlatot is. A különböző erők gyötrelmes terméke, az isthmus mai változatát valószínűleg vulkanizmus és a tektonikus lemezek mozgása alakította ki valahol 15 millió és 3 millió évvel ezelőtt.

Cornelia Class, a Columbia Egyetem Lamont-Doherty Földmegfigyelő Intézetének geokémikusa és Esteban Gazel, a Lamont adjunktusa, aki jelenleg a Virginia Polytechnic Institute-ban dolgozik, az egyik legrejtélyesebb erőt vizsgálja, amely ezen a természeti építkezésen működik: a Galápagos Plume-ot.A fúvóka a föld mélyéből származó, hosszú életű, forró anyag feláramlása, amely a felszín közelében megolvad, és vulkánok sorát alakította ki, mind a víz alatt, mind óceáni szigetek formájában. A több tucat kilométer mélyről, a földköpenyből kiinduló, még mindig aktív fúvóka hasonló a Hawaii és a Yellowstone alatt szivárgó magma forró foltjaihoz. A feltételezések szerint mintegy 100 millió évvel ezelőtt hatalmas lávaömlésekkel kezdődött a mai Karib-tenger alatt, de azóta – főként a fenti tektonikus lemezek mozgásának köszönhetően – messze délre és nyugatra vándorolt a Csendes-óceánba, a jelenlegi aktív helyére, a Galápagos-szigetek alá, mintegy 600 mérföldre. Gazel és Class megpróbál segíteni az élettörténetének és a szárazföldi híd létrehozásában játszott szerepének felgöngyölítésében. Az ilyen kőzetek általában messze a felszín alatt vannak eltemetve, vagy mélyen az óceán fenekén fekszenek. Itt többé-kevésbé szárazföldön ülnek, és szokatlan ablakot nyújtanak a föld mélyén zajló folyamatokra.

2012 őszén Class és Gazel a Csendes-óceánba nyúló panamai Azuero-félszigeten vadászott olyan kőzetekre, amelyeket a fúvóka hozott létre. Gazel, aki a szomszédos Costa Ricában nőtt fel (ahol ugyanilyen sziklák léteznek), ennek a régiónak a tanulmányozására specializálódott. Egyformán otthonosan mozog az olvadék frakcionálódásának kémiájáról beszélgetve, vagy egy 8 kilós kalapáccsal a vállán sétálgatva, miközben valószínű sziklák után kutat, amelyeket fel lehet törni. A Németországból származó geokémikus Class a köpeny kémiájának szakértője; dolgozott már Kelet-Afrikából, az Antarktiszról és az Atlanti-óceán fenekéről származó kőzetekkel. “Az emberek gyakran próbálják megérteni a távoli dolgokat, például azt, hogyan keletkeznek a csillagok” – mondja Class. “Valójában sokkal közelebb kellene keresnünk otthonunkhoz. Itt azt próbáljuk megérteni, hogy mi van alattunk. Hogyan alakult ki maga a Föld?”

Az Azuero-félsziget nagyrészt lakatlan nyugati része nehéz terep a geológusok számára. A meredek dombokat sűrű vörös talaj és nedves erdők és legelők borítják; sziklák ritkán láthatók, kivéve néhány patakmederben vagy a part mentén, ahol az erőteljes erózió lenyírta a növényzetet és a földet. Csak a közelmúltban toltak egyetlen kis aszfaltozott utat a part mentén, így a szárazföld belsejében való munkavégzéshez sáros utakon kell átvágni, patakokon kell átkelni, és az esős évszakban minden délután lecsapó óriási esőzésekben megrekedni. A part mentén a legjobb kutatási helyszínek a tengeri sziklák, a hegyfokok, az elszigetelt szigetek és a törmelékhalmok, amelyek közvetlenül a veszélyesen hullámzó tengerbe zuhannak. Hogy ezeket megközelíthessék, Gazel és Class felbérel egy helyi halászt, hogy csónakjával olyan közel menjen, amennyire csak mer. Ezután a szánkóval és egyéb felszereléssel átvetik magukat az oldalukon, és a hullámok között úszva érte mennek. Ha szerencséjük van, van egy kis part, ahol partra szállhatnak; ha nem, akkor vigyázniuk kell, nehogy a hullámok a szikláknak csapódjanak. Miután lecsapkodták a mintákat, visszaúsznak a csónakhoz, immár a szerszámaikkal és a sziklákkal megterhelve. Szerencsére Gazel és Class erős úszók – és úgy tűnik, hogy a cápák és krokodilok, amelyek néha kísértik ezeket a vizeket, nincsenek a közelben.

A sziklák Panama ezen részén bonyolult keveredésből állnak, és a földszoros összetett történelmét tükrözik. Erősen mállott külsejük alapján nehéz megkülönböztetni egyik fajtát a másiktól. Gazel és Class csak a feltörésükkel tudja megállapítani, hogy megtalálták-e a kőbányát. Ez pikrit – egyfajta vulkáni kőzet, amely akkor kristályosodik ki, amikor a köpenyből felfelé áramlik a magma. Általában a tengerfenéken képződik, és szikrázó sárgás-zöld olivin kristályokat tartalmaz, egy tipikus köpenyből származó ásványt, amely nem látható a felszínhez közelebb keletkezett kőzetekben. Gazel és végzős hallgatója, Jarek Trela úgy vágnak át a lekerekített sziklák halmain, mint a rabok a börtön sziklakupacán, és addig lóbálják a szánkót a valószínűnek tűnő sziklákon, amíg egy perem le nem hasad. Ha szerencséjük van, az árulkodó kristályok találhatók benne; ezután kisebb darabokra törik a sziklát. Class egy kisebb geológus kalapácsot használ, hogy megtisztítsa az ököl nagyságú mintákról az időjárás okozta külső széleket, mielőtt bezsákolja őket.

A geológusok szerint a Galápagos-öböl több mint 100 millió évvel ezelőtt vált aktívvá a mai Közép-Amerika nagy része alatt. Körülbelül 75 millió évvel ezelőtt – a dinoszauruszok kora előtt – a fúvócsőből kiáramló hatalmas láva segítette a szárazföldi híd egy korábbi változatának kialakulását. A tektonikus lemezek is egymásnak feszültek, a tengerfenék egyes részeit a vízből kiemelve. Egy bizonyos ponton a kombinált folyamatok az óceánt mocsárvidékké, majd szigetvilággá, végül pedig szárazfölddé változtatták. Az amerikai kontinensek egyesültek. Az egykor az egyik vagy a másik kontinensen elszigetelt élőlények képesek voltak vándorolni, és ide-oda keveredni. A bizonyítékot ma a rokon dinoszauruszok, valamint a korai férgek, kígyók és emlősök evolúciós fáit bemutató fosszíliákban láthatjuk olyan egymástól távol eső helyeken, mint Utah és Argentína. Ez az első szárazföldi híd azonban a feltételezések szerint körülbelül 50 millió vagy 65 millió évvel ezelőttre felbomlott, mivel a folyamatos tektonikus mozgások következtében felbomlott. (Ez utóbbi időpont nagyjából egybeesik egy Mexikó mellett becsapódott óriásmeteoritéval, amely kiirtotta a dinoszauruszokat; de hogy ez bármilyen módon kapcsolatban állt-e a felbomlással, nem tudni.)

Kábé 15 millió és 65 millió évvel ezelőtt a Galápagos-fúvóka nyugat felé vándorolt a Csendes-óceánba, vulkanikus szigetek és víz alatti vulkánok sorát alkotva. Ezzel egyidejűleg a fölötte lévő csendes-óceáni tektonikus lemez kelet felé mozdult vissza. Ahogy a lemez mozgott, a vulkánok maradványait visszahordta Közép-Amerikába. Itt a csendes-óceáni lemez lassan összeütközött egy különálló lemezzel, amely a mai Karib-térség felől közeledett. Ahogy a szembenálló lemezek találkoztak, egyes részeik felfelé gyűrődtek, és egy második szárazföldi híd kezdett kialakulni. Néhány, a Csendes-óceáni lemezről származó sziget és hegység a kialakuló szárazföldre került, mint cseresznye a süteményre. Ezeknek az utazó vulkanikus hegyeknek a most morzsálódó maradványai alkotják a félsziget számos dombját és tengeri szikláját. A tűzhányó továbbra is kitör a távoli Galápagos-szigetek alatt (Ecuadorhoz tartozik, nem Panamához). Pontos alakja és a jelenlegi kitörések dinamikája még mindig rejtélyes.

A kutatók Lamont-Doherty és Virginia Tech laboratóriumaiban a panamai pikritek kémiai elemzései segítenek majd feltárni, hogy milyen időzítés, hőmérséklet és egyéb körülmények között keletkeztek a kőzetek. A kutatók remélik, hogy ez nemcsak a földszoros kialakulására, hanem a föld mélyén zajló folyamatokra is fényt derít majd. Gazel és más kollégái már egy ideje foglalkoznak a Galápagos-plitekkel. Első eredményeik között szerepel, hogy a dinoszauruszok kora óta a jelek szerint a kitörések magmái mintegy 200 fokkal lehűltek; a kitörések mérete és üteme is csökkent. Gazel szerint ez azt jelentheti, hogy “a köpenyfúvókák olyanok, mint az emberek: megöregszenek és meghalnak”. De szerinte ennek még hosszú út áll előttünk, mielőtt kialszik – valószínűleg több tízmillió év.

A jelenlegi földhíddal kapcsolatban Gazel azt a jelenlegi elméletet támogatja, hogy az a korábbiakhoz hasonlóan mocsarak, szorosok és szigetek sorozataként alakult ki, talán 15 millió évvel ezelőtt. Talán 8 millió évvel ezelőttre a mozgó tengerhegyek kiemelkedtek az óceánfenékből, és beleütköztek az összeolvadó szárazföldi tömegekbe. Szerinte ezek a hegyek voltak azok, amelyek végül teljesen elzárták a földszorost, így Panama és Costa Rica az amerikai kontinens csuklópontjává vált. “Ezek nélkül nem lenne meg a szárazföldi híd” – mondja. A teljes lezáródás egyezményesen elfogadott időpontja körülbelül 3,5 millió évvel ezelőttre tehető, de Gazel szerint ez néhány millió évvel korábban is megtörténhetett. Ez ellentmondásos; egy más kutatók által nemrégiben készített tanulmány 13 millió és 15 millió évvel ezelőttre teszi.

A pontos sorrendtől és időponttól függetlenül a fosszíliák azt mutatják, hogy a különálló Amerikában több tízmillió évig elszigetelten fejlődött élőlények ismét elkezdtek áramlani és fejlődni északról dél felé. Az elsők között voltak olyanok, amelyek jól tudtak úszni, vagy legalábbis gázolni: a dél felé tartó tapírok, pekariak és elefántszerű Gomphotheres, valamint az észak felé tartó óriás lajhárok vagy Megatheriumok, amelyek némelyike akár 29 láb magas is lehetett. Ahogy a szárazföldi híd feltöltődött, a migránsok áradata özönvízzé változott. Ez néhány millió évvel ezelőtt az úgynevezett Nagy Amerikai Biotikus Cserélődésben csúcsosodott ki. Dél-Amerikából különböző időpontokban áramlottak felfelé a mai észak-amerikai armadillók, sündisznók és oposszumok, valamint a mára már rég kihalt, 9 láb magas, röpképtelen ragadozó madarak ősei. Észak-Amerikából lefelé haladva jöttek a szarvasok, masztodonok, tevék, mosómedvék, macskák, kutyák és mindenféle rágcsálók. Ismeretlen okokból az északról érkező invázió sokkal sikeresebb volt, mint a délről érkező. Ennek eredményeként számos déli faj helyét az északiak vették át – a mai jaguárok, lámák és más jellegzetes dél-amerikai állatfajok ősei.

A földszoros egyesítette a kontinenseket, de óceánokat is kettéválasztott. Miután az Atlanti-óceán és a Csendes-óceán szétvált, a tengeri élőlények, például a puhatestűek a sekély, meleg karibi oldalon nagyon eltérő evolúciós utat jártak be, mint a hidegebb, mélyebb csendes-óceáni oldalon. Maga az óceánok vizének keringése is teljesen megváltozott; a kettéválás előtt a víz keletről nyugatra, az Atlanti-óceánból a Csendes-óceánba áramlott, de ez az áramlás most megszakadt. Ez egy állandó óriási kerülőutat hozott létre az Atlanti-óceánon – a Golf-áramlatot -, amely most a meleg vizet a trópusokról a sarkvidék peremére nyomja felfelé. Ennek a melegnek a szállítása adja Észak-Európa megszokottan meleg éghajlatát. És mivel a meleg növeli a párolgást, valószínűleg az északi csapadékot is növelte hó formájában. A Föld keringési ciklusának különböző időszakaiban ez gleccserekké gyűlt össze, ami az északi féltekét az elmúlt több millió év nagy jégkorszakainak sorozatába taszította. A csendes-óceáni oldalon az időjárási minták is megváltoztak: a két kontinens nyugati partjai mentén folyamatosan feltörő mély vizek, valamint a ciklikus El Niño mintázat uralkodóvá vált, amelyben a keleti óceánfelszín felváltva melegszik és hűl. Az El Niño most közvetlenül vagy közvetve évtizedes léptékben irányítja a csapadékot és ezáltal a mezőgazdaságot Ázsia nagy részén és mindkét amerikai kontinensen.

“A kőzetek, a mi kutatási területünk, nagyon szűk” – mondja Gazel. “De sokat segít megérteni a Föld biológiáját és éghajlatát is.”

A panamai földszoros nem egyedülálló. Máshol más szárazföldi hidak jöttek és mentek. A Bering-szoros, amely jelenleg Alaszkát és Szibériát választja el, időszakosan Bering-szárazföldi híd volt, amikor a jégkorszakok a Föld vizének nagy részét jégbe zárták, csökkentve a tengerszintet. Talán ez volt az az útvonal, amelyen keresztül az emberek és más élőlények bejutottak Amerikába. Az alacsonyabb tengerszint idején más, mára eltűnt hidak egykor Nagy-Britanniát kötötték össze az európai szárazfölddel, Srí Lankát Indiával, Indonézia vagy Ausztrália egy részét pedig Ázsiával. Az egyiptomi Sínai-félsziget ma már összeköti Afrikát és Eurázsiát, de ez nem volt mindig így; ezek a kontinensek egykor külön voltak, és egy napon talán újra külön lesznek.

Panama minden szempontból keresztút marad. Amikor a spanyolok az 1500-as évek elején megérkeztek, gyorsan megragadták, mint a két nagy óceán közötti keskeny pontot, és ugródeszkaként használták a nyugati amerikai kontinensek meghódításához. Már 1524-ben beszéltek egy csatornáról, de soha nem jutottak el a megvalósításáig. Az 1849-es kaliforniai aranyláz után a földszoroson átvezető vasútvonal nyugatra vitte a migránsok áradatát. A franciák az 1880-as években megpróbáltak csatornát építeni, de a malária és a földcsuszamlások megállították őket. Az Egyesült Államok hatalomátvételével 1914-ben elkészült a 45 mérföld hosszú Panama-csatorna, amely még mindig kulcsfontosságú kereskedelmi útvonal. A két nagy kontinens közötti zsanérpontként Panama (csakúgy, mint Costa Rica) a biológiai sokféleség hatalmas tárházát tartja fenn: több száz hüllő- és kétéltűfaj, legalább 950 madárfaj, valamint az Azuero-félsziget és a környező területek legendás éves madár- és tengeri teknősvonulásai.

A Panama-csatorna áldás volt a geológusok számára, akik az ásatások során feltárt kőzetekből sok eredeti felismerést szereztek a régió történetéről. Ma egy még nagyobb csatornát ásnak mellette, és a kutatók ismét oda tartanak. Egyelőre azonban Gazel és Class inkább a vadabb, távolabbi Azuero félszigetet választja. “Alapvető fontosságú számunkra, hogy idejöjjünk, és megpróbáljuk kiolvasni a sziklákat – mondja Gazel. “Én is élvezem a természetet. Nem sok olyan hely maradt, ahol így el lehet távolodni a civilizációtól.”

TEKINTÉS A TERÜLETI KUTATÁSHOZ

TEKINTÉS A TERÜLETI KUTATÁSHOZ

VIDEÓHOZ