varför Amazonas flyter bakåt

för miljontals år sedan vände floder som flyter västerut över det som nu är norra Brasilien sin kurs för att flyta mot Atlanten, och den mäktiga Amazonas föddes. En tidigare studie föreslog att ansiktet utlöstes av gradvisa förändringar i flödet av hett, viskös sten djupt under den sydamerikanska kontinenten. Men nya datormodeller antyder att U-svängen berodde på mer bekanta geologiska processer som ägde rum vid jordens yta—i synnerhet den ihållande erosionen, rörelsen och avsättningen av sediment som bär bort från de växande Anderna.

Andesbergen ligger precis inåt landet på Sydamerikas västkust. Den centrala delen av det bergskedjan började växa om 65 miljoner år sedan, och de norra Anderna började stiga några miljoner år senare, säger Victor Sacek, en geofysiker vid University Of s Exceptiono Paulo i Brasilien. Ändå tyder fältstudier på att Amazonfloden, som idag bär sedimentbelastat vatten från Anderna över kontinenten till Atlanten, inte existerade i sin nuvarande form förrän för cirka 10 miljoner år sedan. Innan dess, Nederbörd över mycket av det som nu är Amazonasbassängen dräneras västerut till massiva sjöar som bildades längs den östra kanten av Anderna och sedan flödade norrut via floder in i Karibien. De geologiska processer som fick gamla dräneringsmönster att övergå till sina moderna konfigurationer har diskuterats varmt.

sjöarna öster om Anderna bildades i ett långt tråg som skapades när den enorma vikten av den växande bergskedjan pressade jordskorpan nedåt, säger Sacek. Men av någon anledning, terrängen under tråget fick långsamt höjd över miljontals år, och dessa sjöar gav gradvis plats för en långlivad region av våtmarker som täcker ett område på Egyptens storlek eller större. Senare, efter att landskapet steg ännu längre, försvann våtmarkerna helt och hållet. Tidigare föreslog forskare att förändringar i cirkulationen av smält material i jordens mantel—det långsamt flytande materialet som ligger mellan vår planets kärna och dess skorpa-drev terrängen öster om Anderna uppåt och därigenom förändrade dräneringsmönster.

men ny forskning pekar skulden på något mer vardagligt: erosion. Sacek utvecklade en datormodell som inkluderar interaktioner mellan Andes tillväxt, böjning av jordskorpan i regionen och klimat. (Till exempel, när bergen stiger, avlyssnar de mer fuktigt luftflöde och får mer nederbörd, vilket i sin tur ökar erosionshastigheten.) Modellen simulerar utvecklingen av Sydamerikansk terräng under de senaste 40 miljoner åren—en period som började efter födelsen av de centrala Anderna men innan den östra flanken av dessa berg började stiga, konstaterar Sacek.

resultat av simuleringen återger mycket av de bevis som ses i den geologiska posten, rapporterar Sacek online före tryck i jord-och Planetvetenskapliga brev. Ursprungligen bildar sjöarna öster om Anderna eftersom bergen pressar jordskorpan nedåt för att bilda ett tråg snabbare än sediment kan fylla det. Sedan sjunker terrängen, och ackumulering av sediment som släpper ut Anderna fångar upp, gradvis fyller i sjöarna och bygger landskapet högre. Så småningom blir terrängen strax öster om bergskedjan högre än den i Amazonasbassängens östra rike, ett skifte som ger en nedförsbacke som sträcker sig hela vägen från Anderna till Atlanten som började för cirka 10 miljoner år sedan.

“Erosion och sedimentering är kraftfulla krafter”, säger Jean Braun, geofysiker vid Joseph Fourier University i Grenoble, Frankrike. Saceks modell visar att dessa processer förklarar den geologiska posten som ses i norra Sydamerika, “och de gör det med rätt tidpunkt”, tillägger han. De föreslår också att mängden sediment som transporteras till Amazonas mynning varje år och sedan dumpas offshore bör öka med tiden—något som faktiskt ses i sedimentkärnor borrade från det området. “Det är en fin bit av förutsägelse av modellen”, säger Braun.

den gradvis ökande sedimentackumuleringen beror möjligen på den långa tid som behövs för att materialet ska hoppa över hela kontinenten, dumpas på en plats och sedan remobiliseras av erosion senare, säger Carina Hoorn, en geolog vid universitetet i Amsterdam. Eller, föreslår hon, ökningen kan härröra från en geologiskt ny ökning av erosion i Anderna utlöst av en serie istider som började för cirka 2,4 miljoner år sedan.

en sak som Saceks modell inte gör ett bra jobb med att förutsäga, medger han, är storleken, formen och uthålligheten hos det stora våtmarksområdet som bildades i det som nu är det centrala Amazonasbassängen mellan 10,5 miljoner och 16 miljoner år sedan. Men det är möjligt, konstaterar han, att förändringar i mantelcirkulationen under regionen spelade en mindre roll i terrängens utveckling. Sacek kommer att försöka införliva sådana processer i framtida versioner av sin terrängsimulering, för att se om de bättre förklarar hur landskapet utvecklades.

sådana förändringar i mantelflödet är “svåra att kvantifiera och ännu svårare att urskilja”, säger Braun. Men genom att kombinera de blygsamma effekterna av sådana förändringar med de som utlöses av ytprocesser som erosion, “kan du sluta med något som fungerar.”