Kun ensimmäiset mantereet kohosivat alkumerestä, Maan uloin kerros eli litosfääri repesi kappaleiksi. Siitä lähtien litosfäärilaatat ovat olleet jatkuvassa liikkeessä, eikä karttapallo vieläkään ole lopullisessa hahmossaan. Tätä nykyä laattojen liike on kokoamassa mantereita yhteen. Ennustetaan, että 250 miljoonan vuoden kuluttua karttapalloa hallitsee yksi ainoa jättiläismanner, Pangaia Ultima.


repesi kappaleiksi. Siitä lähtien litosfäärilaatat ovat olleet jatkuvassa liikkeessä,
eikä karttapallo vieläkään ole lopullisessa hahmossaan. Tätä nykyä laattojen liike
on kokoamassa mantereita yhteen. Ennustetaan, että 250 miljoonan vuoden
kuluttua karttapalloa hallitsee yksi ainoa jättiläismanner, Pangaia Ultima.




Vuoden 2005 syyskuun 26. päivänä maa järähteli ja halkesi Etiopian Afarin autiomaassa, aivan sinne laskeutuneen tutkijaryhmän jalkojen juuressa. Levoton liikehdintä jatkui useita päiviä. Syys-lokakuun vaihteessa maa repeili kaiken kaikkiaan 60 kilometrin pituiselta vyöhykkeeltä. Suurimmat kuilut aukesivat satojen metrien pituisina, kymmenien metrien syvyisinä ja laajimmillaan kahdeksan metrin levyisinä. "Uusi valtameri on avautumassa", "Afrikka menettämässä sarvensa", uutisoitiin maailmalla. Runsaan metrin vuosisadassa etenevä litosfäärin ryömintä oli murtanut tiensä uutisiin.

Afarissa todellakin syntyy uutta merenpohjaa. "Vastaavaa tapahtuu kuivalla maalla vain harvassa paikassa ja samalla paikalla ehkä vain kerran muutamassa vuosisadassa", hehkutti heinäkuisessa Nature-lehdessä Freysteinn Sigmundsson Islannin yliopiston vulkanologisesta tutkimuskeskuksesta. Ainutlaatuisuudestaan huolimatta tapahtuma oli odotettavissa, sillä alue sijaitsee toisistaan erkanevien Afrikan, Arabian ja Somalian laattojen risteyksessä ja on osa laattojen loittonemisvyöhykkeille tyypillistä aktiivista hautavajoamaa.

Tutkijoiden innostusta lisää vielä se, että nyt päästiin aivan ensimmäistä kertaa satelliittitekniikan turvin kurkistamaan murtuvaan litosfääriin. Eri aikoina otettujen satelliittitutkakuvien avulla selvitettiin jopa senttimetrien tarkkuudella, miten alueen korkokuva oli muuttunut, ja analysoitiin, mitä litosfäärissä murtumahetkellä tapahtui.


Näin manner repeää

Toistaiseksi ei ole selvää, mikä panee alulle laatan hajoamisen. Toiset tutkijat vannovat valtaisien, syvältä vaipasta kumpuavien magmapylväiden nimiin. Toiset taas selittävät, ettei magmapylväitä tarvita: suuren, eristävän laatan alle vain kertyy vähitellen ylimääräistä lämpöä. Kumpikin leiri on yksimielinen siitä, että lämpö saa litosfäärin venymään ja panee mantereen natisemaan liitoksissaan.

Lopulta kivi antaa periksi ja murtuu. Syntyy yhdensuuntaisia repeämiä, joiden murtumalinjoja pitkin litosfääri vajoaa. Nämä siirrokset tuottavat repeämälaaksomaiseman, joka on tyypillinen laattojen erkanemisvyöhykkeelle.

Siirrostumisen lisäksi repeämälaaksojen alueella on tulivuoritoimintaa ja maanalaisia magmapurkauksia, muistuttavat Etiopian kamaran repeilyä analysoineet tutkijat. He raportoivat Naturessa, että litosfääriin tunkeutuva magma riittää työntämään kiilaa maankuoreen ja saa sen murtumaan laajalta alueelta jo ennen kuin jännitys kivessä yltää siirrosten syntymiselle otollisiin lukemiin.

- Laattojen erkaneminen alentaa painetta vaipassa ja nostattaa kivisulaa magmakammioihin lähelle maanpintaa, selvittää Leedsin yliopiston tutkija Tim Wright Nature Podcastin haastattelussa. Hän arvioi, että Afarissa maankuoreen purkautui 2,5 kuutiokilometriä basalttista magmaa - määrä, jolla täyttäisi Helsingin Olympiastadionin noin 1 400 kertaa. - Kun magmakammion paine sitten saavuttaa kriittisen pisteen, kammio murtuu ja magmaa purskahtaa halkeamaan, Wright selittää.


Painovoima liikuttaa laattoja

Laattojen repeämisen ohella on tutkittu kokonaisten laattojen liikkeiden syitä, ja tutkijoiden käsitys tästä asiasta on hiljan muuttunut.

Pitkään liikuttajina on pidetty vaipan lämpöeroista johtuvia pystysuuntaisia pyörteilyjä eli konvektiovirtauksia.

Vanha malli passiivisina liukuhihnalla kellivistä laatoista ei kuitenkaan vastaa todellisuutta, vaan litosfääri näyttää hallitsevan myös allaan olevan vaipan virtauksia.

Nykykäsityksen mukaan pääasiallinen laattojen liikkeitä ylläpitävä voima on vajoamisveto (slab pull). Se muodostuu merenpohjan laatoissa, kun jäähtynyt ja tiivistynyt laatan reuna uppoaa allaan olevaan maapallon vaippaan. Vajoaminen vetää koko laattaa perässään. Laatan liikettä syntysijoiltaan valtameren keskiselänteeltä uppoamisalueelleen alityöntö- eli subduktiovyöhykkeelle voi verrata reunasta nykäistyyn pöytäliinaan, jonka painovoima vetää pöydältä alas


Suomestakin merenpohjaa

Maapallon pinnalla lipuu parhaillaan kolmetoista päälaattaa ja useita niiden reunoille syntyneitä pikkulaattoja.

Laatta-alueet eivät kaikkialla ole selväpiirteisiä, vaan esimerkiksi Euraasian ja Afrikan laattojen väliin on vaikea vetää terävää rajaa.

Laattojen lukumäärä ja koko on vaihdellut aikojen myötä, ja niiden liike on vuosimiljardien kuluessa heitellyt manneralueita sinne tänne. Esimerkiksi vaikka Suomi nyt sijaitsee kaukana laatan reunalta, meidän kallioperässämme on todisteita laatan saumakohdan myllerryksistä: vuorten poimuttumisista, tulivuorten purkauksista ja uuden merenpohjan syntymisestä.


Jättiläismantereita oli monta

Noin 350-165 miljoonaa vuotta sitten Maan kartalla oli vain yksi ainoa manner. 1900-luvun alussa mannerliikuntateorian isä meteorologi Alfred Wegener antoi tälle jättiläiselle nimen Pangaia, Kaikkimaa.

Repeytyessään irti Pangaiasta nykyiset mantereet saivat ääriviivansa ja lähtivät kukin omaan suuntaansa kohti nykyistä sijaintiaan.

Nykymantereiden liikkeet Pangaiasta irtoamisen jälkeen voi lukea merten pohjasta. Kivet sisältävät magneettisia mineraaleja, jotka sulassa järjestyvät vallitsevan magneettikentän suuntaisesti kuin pienet kompassineulat. Kiven jähmettyessä ne jäävät osoittamaan silloisen kentän suuntaa. Koska Maan magneettikentän napaisuus ajoittain kääntyy ja keskiselänteillä koko ajan syntyy uutta merenpohjaa, pohjaan muodostuu magnetoitumisraidoitus, jota kartoittamalla saadaan tietoa litosfäärilaattojen liikkeistä.

Pangaia ei suinkaan ollut maapallon historian ensimmäinen eikä viimeinenkään jättiläismanner. Nykyarvion mukaan mantereet kokoontuvat yhteen noin 500-100 miljoonan vuoden välein. Todisteita on neljästä Pangaiaa edeltäneestä mannerjättiläisestä, joiden vaiheita on tutkittu mittaamalla mannerten kiviin tallentunutta magnetismia sekä tulkitsemalla muita kiviin arkistoituneita jälkiä, kuten fossiililajistoa ja merkkejä vuorten poimuttumisista tai jääkausista. Seuraavan jättiläisen ennustetaan hallitsevan maapallon karttakuvaa noin 200-250 miljoonan vuoden kuluttua.


Nykyisin Atlantti laajenee

Mutta ennen kuin kurkotetaan niin kauas tulevaisuuteen, tarkastellaan tämän hetken laattaliikuntoja.

Itä-Afrikka siis on irtautumassa emämantereestaan. Samalla Afrikan laatan pohjoisosa puskee päin Eurooppaa. Australia puolestaan on törmäyskurssilla Kaakkois-Aasian kanssa. Kalifornia liukuu pohjoiseen Alaskaa kohti. Tyynen valtameren allas on hitaasti supistumassa. Sen sijaan Atlantin ja Intian valtameren altaat jatkavat laajentumistaan.

Laattojen liike yltää keskimäärin muutamien senttimetrien vuosivauhtiin, mikä vastaa suunnilleen kynnen kasvua, eikä se vauhdikkaimmillaankaan ylitä 20:tä senttimetriä vuodessa. Ilman satelliitteja ja gps-verkon liikenopeusmittauksia meidän näkökulmastamme vaikuttaisi siltä, että litosfääri pysyy paikallaan eikä karttakuvassa tapahdu minkäänlaisia muutoksia.


Miljoonina vuosina ero näkyy

Vuosimiljoonien aikana tarkasteltuna tilanne on kuitenkin toinen. Oletetaan, että maapallon litosfäärilaattojen liike jatkuu samansuuntaisena ja yhtä nopeana kuin nykyisin, ja siirrytään pikakelauksella ajassa eteenpäin.

Kestää ehkä vielä miljoonisen vuotta, ennen kuin vesi tulvii Afrikan sarven repeämälaaksoon. Kymmenen miljoonan vuoden kuluttua kapea salmi on auennut Punaisenmeren levyiseksi merialueeksi, joka erottaa Afrikan itäosan muusta mantereesta nykyisen hautavajoaman linjaa pitkin.

Kaliforniassa Tyynenmeren laatta jatkaa työntymistään Alaskaa kohti St Andreasin siirrosta pitkin hiertäen samalla vastakkaiseen suuntaan matkaavaa Pohjois-Amerikan laattaa. Jos liike jatkuu nykyvauhtia, Los Angeles, joka nyt sijaitsee runsaat 500 kilometriä San Franciscon eteläpuolella, siirtyy 16 miljoonassa vuodessa sen pohjoispuolelle. Luvassa on lisää maanjäristyksiä!




Pangaian vitsauksina kuivuus ja megamonsuuni


Satojentuhansien ja miljoonien vuosien aikana laattatektoniikka muuttaa merkittävästi ilmastoa. Mantereen siirtyminen leveysasteelta toiselle tietysti mullistaa paikalliset olot. Toisaalta muutokset mannerten ja merien keskinäisessä sijainnissa panevat merien virtauksen ja ilmakehän kierron kokonaan uusiksi.

Suuren yhtenäisen manneralueen syntyminen heikentää meren ilmastollisesti tasapainottavaa vaikutusta.
Jättiläismantereella ilmasto sahaa äärimmäisyydestä toiseen. Muinaisen Pangaian rutikuivissa sisäosissa vuorottelivat paahtavat kesät ja jäätävät talvet. Rannikoita taas pieksivät kuivan kauden jälkeen megamonsuunin tuomat sateet.

Tulevaisuuden Pangaia Ultimaa peittänevätkin rannikkoalueita lukuun ottamatta laajat autiomaat, joihin kosteat henkäykset mereltä eivät koskaan yllä. Sen sijaan mantereen luoteisosien tuulenpuoleisilla rannikoilla levittäytyy runsaiden sateiden ruokkima vehreä metsä, arvelee tutkijatiimi kirjassa Maapallon villi tulevaisuus (Otava 2003).
Elämä suurmantereella voi olla haastavaa. Muinaisella Pangaialla riehui mahtavien laavapurkausten sarja, jonka ehkä laukaisi laajan mannermassan lämmöneristysvaikutus. Purkaukset nostivat ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta, jolloin maapallon keskilämpötila kohosi, merten kierto hidastui ja merellä ja maalla kärsittiin happikadosta. Jyrinän ja paukkeen saattelemana eliömaailma syöksyi joukkotuhokierteeseen. Pahin Pangaian ajan massasukupuutoista oli samalla koko elämän historian suurin. Se sattui permikauden lopulla 250 miljoonaa vuotta sitten. (Ks. Mikä aiheutti viisi maailmanloppua?, Tiede 4/2007, s. 16-21.)


50 miljoonaa varminta vuotta

Sitten otetaan aimo harppaus ja vilkaistaan maapallon karttakuvaan 50 miljoonan vuoden kuluttua. Tähän asti ennusteet ovat suhteellisen varmoja, sillä ne on johdettu antamalla laattojen yksinkertaisesti jatkaa nykyistä liikettään, vakuuttaa Nasan verkkolehden haastattelussa yhdysvaltalaisgeologi Christopher Scotese. Hän on omistautunut laattojen liikunnoille jo 30 vuotta ja ylläpitää menneisyyden ja tulevaisuuden karttakuvia julkaisevaa nettisivustoa.

Nykyiseen verrattuna mantereet näyttävät olevan hieman vinksallaan. Pohjois-Amerikka on kiertynyt vastapäivään, Euraasia taas myötäpäivään. Fennoskandia sijaitsee etelämpänä kuin nykyisin, ja Britteinsaaret ovat joutuneet lähemmäs pohjoisnapaa.

Atlantti on laajentunut entisestään. Afrikan ja Euraasian mantereet ovat yhdistyneet. Välimerta ei enää ole, vaan sen paikalla ko¬hoaa koko Etelä-Eurooppaa ja Lähi-itää halkova Himalajan korkuinen vuorijono.

Itä-Afrikka on taas kiinni emämantereessa. Itä-Afrikan hautavajoamaan syntyvä meriallas ei sittenkään yllä valtamereksi asti, koska Afrikan laatta pyrkii pohjoiseen ja kahlitsee eroon pyristelevän Somalian laatan tiukasti itsensä ja Arabian laatan väliin. Eteläisellä pallonpuoliskolla Australia on rantautumassa Kaakkois-Aasiaan.


Sitten rakentuu Pangaia

Kun visioidaan karttakuvaa yli 50 miljoonan vuoden päähän, ennustaminen mutkistuu. Voi esimerkiksi vain arvailla, milloin ja mihin uusia laattojen alityöntövyöhykkeitä syntyy.

Scotese arvelee, että Australia jatkaa edelleen työntymistään kohti Aasiaa. Sen vasen olkapää jumittuu ja saa mantereen kiertymään. Lopulta Australia törmää Borneoon ja Etelä-Kiinaan. Myös Antarktis lipuu kohti Aasiaa ja on 150 miljoonan vuoden kuluttua törmännyt Australiaan. Atlantin itä- tai länsirannikolla merenpohjalaatta alkaa vajota mantereisen laatan alle, ja Atlantin allas alkaa kutistua. Scotese ennustaa, että 150 miljoonan vuoden päästä pohjoinen osa Atlantin keskiselänteestä on vajonnut Pohjois-Amerikan itärannikon alle ja rannikkoa reunustavat korkeat vuorijonot.

Noin 250 miljoonan vuoden päästä Atlantti on sulkeutunut. Yksi ainoa mannerten yhteenliittymä peittää kokonaan toisen karttapallon puolikkaan, toisella puolella lainehtii entisestään levinnyt Tyynimeri. Pohjois-Amerikka on kiinnittynyt Afrikkaan, mutta ei samalle kohtaa kuin mistä se alun perin lähti, vaan etelämmäs, Scotese uskoo.

Etelä-Amerikka on kiertynyt Afrikan eteläkärjen ympäri ja Intian valtameri kutistunut pieneksi sisämereksi. Euraasia-Afrikka-Amerikan eteläpuolelle jääneeseen Australiaan kiinnittynyt Antarktis kurottaa jälleen etelänavalle. Uudelle jättiläiselle on annettu nimikin: Pangaia Ultima, edeltäjänsä mukaan.


Eeva Mäkelä on Saksassa asuva filosofian tohtori, geologi ja vapaa toimittaja.


Netissä lisää!
Lue oheisartikkeli mannerten synnystä ja laattaliikkeiden vaikutuksesta elämään Tieteen nettiekstrasta: www.tiede.fi/lehti/laatat


Näin laatat liikkuvat


Litosfääri eli maapallon kuori ja vaipan ylin kerros rakentuu palapelin tavoin erikokoisista laatoista. Jäykät litosfäärilaatat liukuvat niitä tiheämmän, pehmeän ja taipuisan astenosfäärin päällä. Hitaasti virtaavan astenosfäärin lämpötila on lähellä sulamispistettä.

Merelliset laatat ovat ohuita ja rakentuvat basaltista, mantereiset laatat paksuja ja koostuvat pääosin kevyemmistä graniittisista kivilajeista.

Uutta merenpohjan litosfääriä syntyy jatkuvasti keskiselänteillä, ja vanha merenpohja vajoaa vaippaan alityöntö- eli subduktiovyöhykkeillä. Uusia mantereisia kivilajeja syntyy alityöntövyöhykkeillä ja mannerten törmäyksissä.

Teoriaa litosfäärin laattarakenteesta ja laattojen liikkeistä sanotaan laattatektoniikaksi.


Laattojen loittonemiskohtiin syntyy keskiselänteitä. Eri merten keskiselänteet ovat yhteydessä toisiinsa ja muodostavat maapallon pisimmän vuorijonoketjun. Sen huiput nousevat paikoin meren pinnan yläpuolelle esimerkiksi Islannissa ja Azoreilla.
Kahden laatan törmätessä syntyy vuoria. Merellisen ja mantereisen laatan kohdatessa merellinen vaipuu vaippaan. Nousee tuliperäinen vuoristo, kuten Andit. Kahden merellisen laatan törmäyksessä toinen laatta työntyy toisen alle. Syntyy syvänmeren hauta ja kohoaa tulivuorisaaria, kuten Japani. Kahden mantereisen laatan kolarista kohoaa poimuvuoristo, kuten Alpit tai Himalaja.
Laatat voivat myös hangata kylki kyljessä toisiaan vasten, kuten Kaliforniassa St. Andreasin siirroksen kohdalla. Kitka lukitsee laatat, mutta aikanaan jännitykset laukeavat järisyttävin seurauksin.


Repeämä - valtameri - vuoristo


Valtameren elämänkaari alkaa repeämänä mantereessa, jatkuu leviämisenä merialtaaksi ja päättyy poimuvuoristoon, kun meri on taas kadonnut mannerten törmäyksessä. Näin esimerkiksi Atlantti häviää aikanaan, kun mantereet yhtyvät Pangaia Ultimaksi.

1. Repeämälaakso halkoo mannerta. Vastakkaisiin suuntiin pyrkivien laattojen rajalla manner rakoilee ja litosfääri vajoaa. Syntyy repeämälaakso, sellainen kuin esimerkiksi Itä-Afrikan hautavajoama.

2. Loittonevien mannerpuoliskojen väliin aukeaa meriallas. Laattojen saumakohtaan työntyy vaipasta basalttista laavaa - uutta merenpohjaa. Loittonemisen jatkuessa mannerpuoliskojen väliin avautuu meriallas. Toistuvat laavapurkaukset nostavat merten pohjalle loivarinteiset keskiselänteet. 

3. Vanha merenpohjalaatta alkaa vajota. Merellinen litosfääri matkaa yhä kauemmas keskiselänteeltä. Samalla se jäähtyy ja tiivistyy, kunnes se noin 200 miljoonan vuoden kuluttua on niin raskasta, että se sukeltaa alla olevaan astenosfääriin. Paikalle syntyy syvänne ja subduktio- eli alityöntövyöhyke. Vajotessaan merellinen laatta sulaa osittain. Siitä erkanevat kivisulat nousevat mantereiseen laattaan, ja kiteytyy uusia mantereisia kivilajeja.

4. Vastakkaiset rannikot lähestyvät jälleen toisiaan. Jos keski¬selänne ei ehdi yhtä nopeasti tuottaa uutta merenpohjaa kuin alityöntövyöhykkeet nielevät, valtameren allas alkaa kutistua. Samalla keskiselänne lipuu kohti nielua, kunnes sekin hotkaistaan. Lopulta valtameren erottamat rannikot puskevat jälleen yhteen noin 400 miljoonaa vuotta kestäneen eron jälkeen. Saumaan kohoaa massiivinen poimuvuoristo.


Satelliitit mittaavat liikkeitä


Laattojen nykyistä liikettä mitataan gps-verkon avulla. Mittauksia varten satelliittipaikannuslaitteita on sijoitettu mantereille mahdollisimman lähelle laattojen rajaa.

Satelliiteista on apua myös maankamaran muutosten tutkimisessa. Esimerkiksi tulivuoren kraatterin paisumista tai maankuoren halkeilua voidaan seurata eri aikoina otetuista satelliittitutkakuvista jopa senttimetrien tarkkuudella.