Oddychając szybko w rzadkim górskim powietrzu, wraz z kolegami odstawiliśmy sprzęt. Jesteśmy u podstawy postrzępionej wychodni, która wystaje w górę ze stromego, żwirowego zbocza.

Stłumiony dźwiękowy krajobraz spektakularnej dziczy w Himalajach jest przerywany przez konwój wojskowy ryczący wzdłuż drogi Khardung-La poniżej. To przypomnienie, jak blisko jesteśmy od dawna spornych granic między Indiami, Pakistanem i Chinami, które leżą na grzbietach zaledwie kilka mil dalej.

Ten obszar zawiera również inny rodzaj granicy, wąską, falistą struktura geologiczna rozciągająca się wzdłuż łańcucha górskiego Himalajów. Znana jako strefa szwów, ma tylko kilka kilometrów szerokości i składa się z odłamków różnych typów skał, z których wszystkie są przecinane przez strefy uskoków. Wyznacza granicę, na której połączyły się dwie płyty tektoniczne i zniknął starożytny ocean.

Nasz zespół geologów przybył tutaj, aby zebrać skały, które wybuchły jako lawa ponad 60 milionów lat temu. Odszyfrowując zachowane w nich zapisy magnetyczne, mieliśmy nadzieję zrekonstruować geografię starożytnych lądów – i zrewidować historię powstania Himalajów.

Przesuwane płyty, rosnące góry

Płyty tektoniczne tworzą powierzchnię Ziemi i są w ciągłym ruchu – dryfują w niezauważalnie wolnym tempie zaledwie kilka centymetrów rocznie. Płyty oceaniczne są zimniejsze i gęstsze niż płaszcz pod nimi, więc opadają w dół w strefach subdukcji.

Tonąca krawędź płyty oceanicznej ciągnie dno oceanu za sobą jak przenośnik taśmowy, ciągnąc kontynenty do siebie. Kiedy cała płyta oceaniczna znika w płaszczu, kontynenty po obu stronach orzą się nawzajem z siłą wystarczającą do podniesienia wielkich pasów górskich, takich jak Himalaje.

Geolodzy generalnie sądzili, że Himalaje powstały 55 milionów lat temu w jednym zderzeniu kontynentalnym – kiedy płyta Oceanu Neotethys wpadła pod południową krawędź Eurazji i zderzyły się płyty tektoniczne Indii i Eurazji.

Jednak mierząc magnetyzm skał z odległego i górzystego regionu Ladakh w północno-zachodnich Indiach, nasz zespół wykazał, że zderzenie tektoniczne, które utworzyło największe pasmo górskie na świecie, było w rzeczywistości złożonym, wieloetapowym procesem obejmującym co najmniej dwie strefy subdukcji.

Wiadomości magnetyczne, zachowane przez cały czas

Ciągły ruch metalowego rdzenia naszej planety tworzy elektryczność prądy, które z kolei generują pole magnetyczne Ziemi. Jest zorientowany inaczej w zależności od tego, gdzie na świecie się znajdujesz. Pole magnetyczne zawsze wskazuje północ lub południe magnetyczne, dlatego kompas działa i uśrednione przez tysiące lat wskazuje biegun geograficzny. Ale opada również w dół w ziemię pod kątem, który zmienia się w zależności od tego, jak daleko jesteś od równika.

Kiedy lawa wybucha i ochładza się, tworząc skałę, znajdujące się wewnątrz minerały magnetyczne blokują się w kierunku pola magnetycznego tego miejsca. Więc mierząc namagnesowanie skał wulkanicznych, naukowcy tacy jak ja mogą określić, z jakiej szerokości geograficznej pochodzą. Zasadniczo metoda ta pozwala nam odprężyć miliony lat ruchów płyt tektonicznych i tworzyć mapy świata w różnych okresach w historii geologicznej.

Podczas wielu wypraw do Himalajów Ladakh nasz zespół zebrał setki próbek rdzeni skalnych o średnicy 1 cala. Skały te powstały pierwotnie na wulkanie aktywnym między 66 a 61 milionami lat temu, mniej więcej w czasie, gdy rozpoczęły się pierwsze etapy zderzenia. Użyliśmy ręcznej wiertarki elektrycznej ze specjalnie zaprojektowanym diamentowym wiertłem do wiercenia około 10 centymetrów w dół w podłożu skalnym. Następnie starannie oznaczyliśmy te cylindryczne rdzenie z ich pierwotną orientacją, a następnie wykuliśmy je ze skały za pomocą niemagnetycznych narzędzi.

Celem była rekonstrukcja miejsca powstania tych skał, zanim zostały wciśnięte między Indie i Eurazję i przeniesione w wysokie Himalaje.Śledzenie orientacji próbek, a także warstw skalnych, z których pochodzą, jest niezbędne do obliczenia kierunku wskazywanego przez starożytne pole magnetyczne względem powierzchni ziemi, tak jak było to ponad 60 milionów lat temu.

Przynieśliśmy nasze próbki z powrotem do Laboratorium Paleomagnetyzmu MIT i w specjalnym pomieszczeniu osłoniętym przed współczesnym polem magnetycznym ogrzaliśmy je stopniowo aż do 680 stopni Celsjusza (1256 stopni Fahrenheita), aby powoli usunąć namagnesowanie.

Różne populacje minerałów namagnesowują się w różnych temperaturach. Przyrostowe podgrzewanie, a następnie pomiar próbek w ten sposób umożliwia nam wyodrębnienie oryginalnego kierunku magnetycznego poprzez usunięcie nowszych nadruków, które mogłyby go ukryć.

Ślady magnetyczne tworzą mapę

Korzystając ze średniego kierunku magnetycznego całego zestawu próbek, możemy obliczyć ich starożytną szerokość geograficzną, którą nazywamy paleolatitude.

Oryginalny jednostopniowy model zderzenia dla Himalajów przewiduje, że skały te powstałyby w pobliżu Eurazji na szerokości około 20 stopni na północ, ale nasze dane pokazują, że skały te nie powstały ani na kontynencie indyjskim, ani euroazjatyckim. Zamiast tego utworzyły się na łańcuchu wulkanicznych wysp, na otwartym oceanie Neotethys na szerokości około 8 stopni na północ, tysiące kilometrów na południe od miejsca, w którym wówczas znajdowała się Eurazja.

To odkrycie może być wyjaśniono tylko wtedy, gdyby istniały dwie strefy subdukcji, które szybko ciągną Indie w kierunku Eurazji, a nie tylko jedna.

W okresie geologicznym znanym jako paleocen, Indie dogoniły łańcuch wulkanicznych wysp i zderzyły się z nim, zgarniając skały, które ostatecznie pobraliśmy na północne krańce Indii. Następnie Indie kontynuowały podróż na północ, po czym wbiły się w Eurazję około 40 do 45 milionów lat temu – 10 do 15 milionów lat później, niż się powszechnie sądzono.

To ostateczne zderzenie kontynentalne podniosło wyspy wulkaniczne z poziomu morza na ponad 4000 metrów do ich obecne położenie, gdzie tworzą postrzępione wychodnie wzdłuż spektakularnej przełęczy Himalajów.