Andas snabbt i den tunna bergsluften, mina kollegor och jag satte ner vår utrustning. Vi befinner oss vid basen av en ojämn klippa som skjuter ut uppåt från en brant grusbacke.

Det dämpade ljudlandskapet i den spektakulära Himalaya-vildmarken präglas av en militärkonvoj som brusar längs vägen Khardung-La nedanför. Det är en påminnelse om hur nära vi är de långt omstridda gränserna mellan Indien, Pakistan och Kina som ligger på ridlinjerna bara några mil bort.

Detta område innehåller också en annan typ av gräns, en smal lutande geologisk struktur som sträcker sig längs Himalaya-bergskedjan. Den är känd som en suturzon och är bara några kilometer bred och består av klippor av olika typer av stenar, alla skivade ihop av felzoner. Det markerar gränsen där två tektoniska plattor smälter samman och ett gammalt hav försvann.

Vårt team av geologer reste hit för att samla stenar som bröt ut som lava för mer än 60 miljoner år sedan. Genom att avkoda de magnetiska poster som bevarats inuti dem hoppades vi att rekonstruera forntida landmassers geografi – och revidera historien om skapandet av Himalaya.

Glidplattor, växande berg

Tektoniska plattor utgör jordens yta, och de är ständigt i rörelse – driver i den omärkligt långsamma bara några centimeter varje år. Oceaniska plattor är kallare och tätare än manteln under dem, så de sjunker nedåt i den vid subduktionszoner.

Den sjunkande kanten på havsplattan drar havsbotten efter sig som ett transportband och drar kontinenter mot varandra. När hela havsplattan försvinner i manteln plöjer kontinenterna på vardera sidan i varandra med tillräcklig kraft för att lyfta stora bergbälten, som Himalaya.

Geologer trodde generellt att Himalaya bildades för 55 miljoner år sedan i en enda kontinentalkollision – när Neotethys havsplatta subducerad under den södra kanten av Eurasien och de indiska och eurasiska tektoniska plattorna kolliderade.

Men genom att mäta bergets magnetism från nordvästra Indiens avlägsna och bergiga Ladakh-region har vårt team visat att den tektoniska kollisionen som bildade världens största bergskedja faktiskt var en komplex, flerstegsprocess med minst två subduktionszoner.

Magnetiska meddelanden, bevarade för alla tider

Konstant rörelse av vår planetens metalliska yttre kärna skapar elektrisk strömmar som i sin tur genererar jordens magnetfält. Det är orienterat olika beroende på var i världen du befinner dig. Magnetfältet pekar alltid mot det magnetiska norr eller söder, vilket är anledningen till att din kompass fungerar, och i genomsnitt pekar den över tusentals år mot den geografiska polen. Men det lutar också nedåt i marken i en vinkel som varierar beroende på hur långt du är från ekvatorn.

När lava bryter ut och svalnar för att bilda sten, låses magnetiska mineraler inuti i riktning mot magnetfältet på den platsen. Så genom att mäta magnetiseringen av vulkaniska bergarter kan forskare som jag bestämma vilken latitud de kom ifrån. I grund och botten tillåter den här metoden oss att varva ner miljontals år av platta-tektoniska rörelser och skapa kartor över världen vid olika tidpunkter genom geologisk historia.

Under flera expeditioner till Ladakh Himalaya, samlade vårt team hundratals 1-tums diameter bergkärnprover. Dessa stenar bildades ursprungligen på en vulkan som var aktiv mellan 66 och 61 miljoner år sedan, ungefär den tid då de första kollisionsstadierna började. Vi använde en handhållen elektrisk borr med en specialdesignad diamantkärnborr för att borra cirka 10 centimeter ner i berggrunden. Vi markerade sedan dessa cylindriska kärnor noggrant med sin ursprungliga orientering innan vi mejlade dem ur berget med icke-magnetiska verktyg.

Målet var att rekonstruera var dessa stenar ursprungligen bildades innan de klämdes mellan Indien och Eurasien och lyfts upp i de höga Himalaya.Att hålla reda på orienteringen av proverna såväl som bergskikten de kom från är viktigt för att beräkna på vilket sätt det gamla magnetfältet pekade relativt markytan som för över 60 miljoner år sedan.

Vi tog tillbaka våra prover till MIT Paleomagnetism Laboratory och inuti ett specialrum som är skyddat från det moderna magnetfältet, värmde vi upp dem i steg upp till 1256 grader Fahrenheit (680 grader Celsius) för att långsamt avlägsna magnetiseringen.

Olika mineralpopulationer får sin magnetisering vid olika temperaturer. Stegvis uppvärmning och mätning av proverna på detta sätt gör det möjligt för oss att extrahera den ursprungliga magnetiska riktningen genom att ta bort nyare övertryck som kan dölja den.

Magnetiska spår bygger en karta

Med hjälp av den genomsnittliga magnetiska riktningen för hela provsviten kan vi beräkna deras forntida latitud, som vi kallar paleolatitud.

Den ursprungliga enstegskollisionsmodellen för Himalaya förutspår att dessa stenar skulle ha bildats nära Eurasien vid en latitud på cirka 20 grader norr, men våra data visar att dessa stenar inte bildades på varken den indiska eller den eurasiska kontinenten. Istället bildades de på en kedja av vulkaniska öar, ute i det öppna Neotethys-havet på en breddgrad av cirka 8 grader norr, tusentals kilometer söder om där Eurasien låg vid den tiden.

Detta resultat kan vara förklarades bara om det fanns två subduktionszoner som drar Indien snabbt mot Eurasien, snarare än bara en.

Under en geologisk tidsperiod, känd som Paleocene, hämtade Indien vulkanöskedjan och kolliderade med den och skrapade upp klipporna som vi så småningom samplade på norra kanten av Indien. Indien fortsatte sedan norrut innan han ramlade in i Eurasien för omkring 40 till 45 miljoner år sedan – 10 till 15 miljoner år senare än vad man allmänt trodde.

Denna sista kontinentala kollision höjde de vulkaniska öarna från havsnivå upp över 4000 meter till deras nuvarande läge, där de bildar ojämna utsprång längs ett spektakulärt bergspass i Himalaya.