Външната обвивка на нашата планета е раздробена на седем или осем големи секции или тектонични плочи, върху които се намират континентите. Очакваме да видим издигането на континентите на активните граници на тези плочи, където често са концентрирани вулканизмът и земетресенията.

Континентите, които сега познаваме, някога са били обединени като единични, големи „суперконтиненти“. Един такъв пример е Гондвана , която е съществувала преди стотици милиони години и е започнала да се разпада по време на ерата на динозаврите. Ние вярваме, че когато тези суперконтиненти се разпаднат, това предизвиква един вид процес на разбъркване под континентите, който сега наричаме „мантийна вълна“. Това движение дълбоко в Земята се вълнува бавно през частично разтопеното дъно на земната маса, нарушавайки дълбоките й корени.

Мантията е дебелият 2900 km слой на Земята, който се намира под външната кора, върху която живеем. За да проучим какво се случва, когато континентите се разпадат, създадохме сложни динамични модели, за да имитират свойствата на земната кора и мантията и как те се натоварват физически, когато се прилагат сили.

Когато континентите се разделят, горещата скала в мантията отдолу се втурва нагоре, за да запълни празнината. Тази гореща скала се трие в студения континент, охлажда се, става по-плътна и потъва, подобно на лампа от лава.

Това, което преди беше останало незабелязано, беше, че това движение не само смущава района близо до това, което се нарича рифтова зона (където земната кора се разкъсва), но и близките корени на континентите. Това от своя страна задейства верига от нестабилности, задвижвани от разликите в топлината и плътността, които се разпространяват във вътрешността под континента. Този процес не се разгръща за една нощ – необходими са много десетки милиони години, преди тази „вълна“ да достигне дълбоката вътрешност на континентите.

Тази теория може да има дълбоки последици за други аспекти на нашата планета. Например, ако тези вълни на мантията откъснат около 30 до 40 километра скали от корените на континентите, както предполагаме, че трябва, това ще има каскада от големи удари на повърхността. Загубата на този скалист „баласт“ прави континента по-плаващ, което го кара да се издига като балон с горещ въздух, след като е изхвърлил торбите си с пясък.

Това повдигане на повърхността на Земята, възникващо директно над вълната на мантията, трябва да причини увеличена ерозия от реките. Това се случва, защото издигането повдига погребани преди това скали, прави стръмни склоновете, което ги прави по-нестабилни и позволява на реките да издълбаят дълбоки долини. Изчислихме, че ерозията трябва да възлиза на един или два километра или дори повече в някои случаи.

Най-вътрешните части на континентите се считат за едни от най-трудните и стабилни части на планетата, така че премахването на няколко километра от тези региони не е никакво постижение.

Но близо до краищата на тези стабилни континентални региони, наречени кратони , получаваме километрични склонове, точно като този в Лесото. Тези гигантски скали опасват тези региони, простирайки се на хиляди километри. Те са доказателство за фундаментално разрушаване на ландшафта приблизително по същото време, когато суперконтинентът Гондвана се разпадна на части – започвайки преди около 180 милиона години.

Навътре от тези големи скали откриваме плата, като Централното плато на Южна Африка, които се издигат над километър над морското равнище. Произходът на тези плата отдавна е загадъчен и обикновено не се свързва с откосите.

Някои учени по-рано се позоваха на феномен, известен като мантийни струи – колосални издигания нагоре от горещ, плаващ материал от дълбините на Земята – като възможно обяснение за платата.

Такива струи биха могли потенциално да изтласкат нагоре и динамично да поддържат земната кора. Въпреки това, няма доказателства за такава характеристика на вътрешноконтинентален шлейф в геоложките записи от околните континенти или океани през съответния период от време. Може ли нашата мантийна вълна да предложи ново обяснение?

За да проверим прогнозите си, се обърнахме към термохронологията – наука, която ни помага да разберем как скалите, сега на или близо до повърхността, са се охладили с течение на времето. Някои минерали, като апатита, са чувствителни към температурата и времето. Подобно на полетно записващо устройство, тези минерали улавят „история на охлаждане“, предоставяйки моментни снимки на това как температурата на дадена скала се е променила.

Тук използвахме множество съществуващи измервания, разпръснати из Южна Африка. Този анализ потвърди прогнозите на нашия модел: няколко километра ерозия се случи в целия регион в общо времената, предложени от нашите модели. Още по-забележително е, че ерозията се движеше през Южна Африка по модел, близък до мантийната вълна в нашите симулации.

За да изследваме по-нататък тази връзка, ние приложихме различен вид симулация, наречена моделиране на еволюцията на ландшафта, която изследва как водата взаимодейства с ландшафта и как, тъй като пейзажът е изваян от реки, земната повърхност ефективно отскача или се „огъва“ в отговор.

Когато включихме мантийната вълна в нашия компютърен модел, тя показа как на теория може да образува плато с висока надморска височина. Нашите резултати обясняват как вертикалните движения на континентите могат да се появят далеч от границите на активните тектонични плочи, където е известно, че се случва най-голямото издигане.

Масивната ерозия, която възниква по време на тези мантийни вълни, може да доведе до интензивно химическо изветряне на скалите, което премахва въглеродния диоксид от атмосферата, насърчавайки глобалното охлаждане. Тези повдигания могат също физически да разделят флората и фауната, което води до видообразуване и оформяне на еволюцията. Извървяхме дълъг път в разбирането на процесите, които водят планинските вериги да се формират далеч от краищата на континентите. И все още ме учудва, че всичко това започна с вдъхновяваща гледка към пейзажа на Лесото.