山脈在不斷抬升,雖然這是一個耗時數十億年的過程,但山脈確實在生長。究竟是什麼因素控制了這種生長,一直是科學家之間爭論不休的話題。現在,我們可能終於有了明確的答案。
德國波茨坦地球科學研究中心的研究員阿明·迪爾費爾德和昂諾·昂肯,明斯特大學地質與古生物學研究所科學家拉爾夫·赫策爾研究發現,山體下方的構造力,而不是山體頂部的任何風化和侵蝕控制著山體能長多大。因此,對於靠近構造板塊碰撞區的山脈來說,山脈的最大高度主要是由地殼深處的力量平衡決定的。
當構造板塊相互移動和移位時,其中一個板塊就會被迫向下進入地球的地幔。隨著板塊的彎曲和摺疊,地表隨後出現山脈。最大的問題是,這是否是山峰高度背後的主要驅動力,還是與氣候有關的磨損起著更重要的作用。
還有第三個因素在起作用,稱為等靜力,這一過程使山脈 "漂浮 "在炎熱而柔軟的地幔之上,但人們認為這並不那麼重要,部分是由其他兩個因素驅動的。
科學家們分析了特定板塊邊界的強度,並模擬了作用在構造板塊上的各種力量,其中一部分是利用地表附近的熱流測量作為發揮作用的潛在摩擦能量的代表。
將這些模型與喜馬拉雅山、安第斯山脈、蘇門答臘和日本的山脈高度進行比較,研究小組得出結論:在仍在積極生長的山脈中,高度和重量與下面巨大的地下力量保持平衡。如果下面的摩擦和壓力發生變化,山體高度也會發生變化。
研究人員在他們新發表的論文中寫道:「正如氣候-構造相互作用的概念和數字模型所揭示的那樣,侵蝕過程可以調節山體地形並引發活躍的斷層。然而,我們的研究成果表明,侵蝕沒有能力超越使收斂邊緣接近力平衡的構造和等靜力過程,因為上層板塊實際上很弱。」
研究人員將其比喻為把雙手放在桌布下,然後一起移動,中間升起的布褶就是山體,而布在手上慢慢移動的摩擦力就是構造活動。
不靠近俯衝帶的山是否也是如此,一個構造板塊在另一個構造板塊下滑動,還有待觀察,在這種情況下,山的高度還是有可能受到氣候條件的限制,比如雪線的位置。
研究人員認為,山體高度的時間變化反映了力量平衡的長期變化,但並不表明氣候對山體海拔的直接控制。
該研究已發表在《自然》雜誌上。