Den östafrikanska kontinenten håller bokstavligen på att brytas isär, och processen syns redan med blotta ögat på ytan. Forskare har nu identifierat den djupt liggande källan till denna dramatiska förändring.
Över tusentals kilometer bildas ett system av dalar, vulkaner och sprickor som i framtiden kan dela kontinenten i två separata delar. De senaste undersökningarna tyder på att bakom detta spektakulära men farliga fenomen står en kraftfull, het ström av material i jordens mantel.
I östra Afrika pågår en av de mest spektakulära geologiska förändringarna på vår planet. Afrika delar sig långsamt i två separata landmassor, och gränsen mellan dem blir en enorm spricka – den så kallade Östafrikanska gravsänkan, ett omfattande riftsystem. Denna tektoniska ”söm” sträcker sig över cirka 3 500 kilometer.
Sprickan korsar Etiopien, Kenya, Uganda och Malawi och skapar omfattande terrängsänkningar, förkastningar och rasområden. Processen åtföljs av intensiv vulkanism – regelbundna utbrott på många platser visar att jordens inre under denna region är ovanligt aktivt. Den östafrikanska gravsänkan är en av få platser på jorden där processen att riva ett kontinent från varandra kan följas praktiskt taget i realtid.
Bildandet av en rift är en fas i en välkänd geologisk cykel. Först börjar kontinenten sträckas ut, sedan uppstår riftdalar, och med tiden kan ett helt nytt hav bildas när den kontinentala skorpan fullständigt brister och havsvatten strömmar in i sprickan.
Varför brister Afrika just här
Även om vi känner till många exempel på kontinenter som rivits isär från jordens geologiska historia, förblev mekanismen bakom den östafrikanska gravsänkan länge en gåta. Detta område har blivit ett läroboksexempel på forskning om hur kontinenter går sönder.
Geologer har främst diskuterat vad som driver processen med utsträckning av skorpan och den ökade vulkanismen. Två huvudscenarier övervägdes. Sker allt huvudsakligen ”lågt”, i den övre delen av manteln och skorpan, till följd av tektoniska krafter som verkar på litosfärens plattor. Eller spelar en djup, het ström av material i manteln en nyckelroll, som trycker kontinenten underifrån, försvagar skorpan och sätter igång sprickor.
Den andra hypotesen förutsätter existensen av en så kallad supermantelplym – en gigantisk ”skorsten” av varm bergart som når från områdena vid gränsen mellan kärnan och manteln hela vägen upp under östra Afrika. Hittills har det dock saknats hårda data som direkt kopplar den lokala vulkanismen till en så djup källa.
Nyckeln ligger i gaser från jordens inre
En grupp forskare beslutade att angripa problemet från en otraditionell vinkel. Istället för att bara fokusera på terrängformen eller seismiska vågor analyserade de den kemiska sammansättningen av gaser som frigörs i ett geotermiskt fält i den kenyanska delen av riftdalen.
Det handlar om heta gaser och ångor som tränger upp till ytan genom sprickor, fumaroler och geotermiska källor. Forskarna mätte med ovanlig precision bland annat isotoper av neon – ett ädelgasämne som är utmärkt för att spåra ursprunget av material från jordens djup. Den isotopiska sammansättningen av gaserna från Kenya pekar på en överraskande djup, gemensam källa – inte bara för denna plats, utan för hela det omfattande riftområdet.
Det visade sig att de undersökta gaserna bär ett tydligt spår av ursprung från de nedre delarna av jordens mantel. Dessutom liknar deras sammansättning gaserna som tidigare analyserats i vulkaniska bergarter från området vid Röda havet i norr och från vulkaniska områden i Malawi i söder. Denna överensstämmelse över så stor avstånd tyder på något mycket konkret.
En gigantisk motor under östra Afrika
Detta samband antyder att hela denna vulkaniska zon, från Röda havet ända ner till den södra delen av riftsystemet, kan dra på en enda, gemensam, djup ”huvudledning” av hett material. Geologer beskriver den just som en supermantelplym, förankrad precis vid gränsen mellan kärnan och manteln.
Det är en struktur större och kraftfullare än typiska plymer som förklarar existensen av klassiska ”hotspots” som Hawaii eller Island. Superplymen under östra Afrika kan ha satt igång och nu upprätthåller processen att riva kontinenten från varandra genom att leverera värme och material från jordens djup över ett enormt område.
Seismiska instrument har redan tidigare antytt att det under Afrika finns stora, onormalt varma zoner i manteln. Analysen av gaserna tillför det saknade elementet till detta pussel – en kemisk ”signatur” som förbinder den vulkaniska aktiviteten från norr till söder i en sammanhängande helhet. Utan förståelse för den djupa energikällan är det svårt att beskriva hela riftsystemets mekanism.
Vad kan hända med Afrika om miljoner år
Tektoniska processer mäts i miljoner år, så inget dramatiskt kommer att hända under vår livstid. Sett från en geologs synvinkel befinner sig östra Afrika dock i början av en väg som kan sluta med bildandet av ett nytt hav. Om processen fortsätter kan det om tiotals miljoner år utvecklas ett nytt havsbäcken i östra Afrika, motsvarande dagens Röda hav.
I en ännu mer avlägsen framtid kunde det bli ett fullvärdigt hav. Den östra delen av kontinenten kunde då bli en separat landplatta. För dagens människor är de mest relevanta konsekvenserna dock mer jordnära.
Även om de tektoniska förändringarna är mycket långsamma märker vi redan deras effekter idag. Riftregionen hör till de mer seismiskt och vulkaniskt aktiva platserna på jorden. Jordbävningar, även små, utgör ett hot mot infrastruktur och befolkning. Vulkanutbrott kan förstöra grödor, förlama lufttransport och tvinga invånare till evakuering.
Å andra sidan rymmer samma energi en enorm potential. Aktiva geotermiska fält, som i Kenya, utgör en källa till förnybar elektrisk energi och värme. I vissa länder i regionen blir geotermiska kraftverk ett viktigt element i energimixen och hjälper till att bli oberoende av fossila bränslen.
Så här läser forskare jordens inre
De undersökningar vi talar om är ett gott exempel på hur olika vetenskapliga discipliner förenas för att förstå processer som pågår flera hundra eller till och med flera tusen kilometer under våra fötter. Geokemister analyserar sammansättningen av gaser och bergarter, seismologer spårar seismiska vågors väg, och geofysiker bygger tredimensionella modeller av manteln och skorpan.
Isotoper av neon eller helium fungerar här som en sorts ”färgade markörer” som avslöjar från vilket djup och från vilket reservoar materialet som når magman härstammar. Om denna signal upprepas på många platser tusentals kilometer från varandra pekar det på en gemensam, omfattande källa djupt i manteln. Förståelsen av en sådan superplym har betydelse inte bara för själva Afrika.
Denna typ av strukturer påverkar plattektonik på hela planetens skala och formar fördelningen av kontinenter, hav och bergskedjor genom miljarder år. Kunskap om den djupa ”motorn” under östra Afrika hjälper till att bättre bedöma dessa hot och möjligheter. Det visar också att även en till synes stabil kontinent över lång tid uppför sig som en långsamt flytande massa som ständigt transformeras och omarrangeras.
