Co byste zařadili na seznam největších vědeckých objevů 20. století?
Všeobecnou teorii relativity? Kvantovou mechaniku? Snad něco, co souvisí s genetikou?
Jeden z objevů, který by měl být na seznamu každého, je desková tektonika – popis toho, jak se pohybuje a recykluje pevný vnější plášť naší planety (její litosféra).
Tato teorie letos slaví 50. výročí a někteří z klíčových aktérů, kteří dali dohromady její rámec, jsou právě v Londýně, aby při této příležitosti uspořádali speciální konferenci v Geologické společnosti.
Skutečně velké myšlenky ve vědě se nejen zdají být geniálně jednoduché a intuitivní, když se dostanou do centra pozornosti, ale také pak mají tuto mimořádnou sílu odpovědět na mnoho dalších otázek v přírodě.
Desková tektonika je toho dokonalým příkladem.
- Vesmírný pohled na magnetické horniny Země
- Mapování pomalého deformování zemského povrchu
- Gravitační satelitní sondy do hlubin Země
Říká nám, proč jsou Himálaje tak vysoké; proč Mexiko zažívá ničivá zemětřesení; proč se v Austrálii vyvinula rozmanitá skupina vačnatců a proč Antarktida hluboce zamrzla.
Ale když jste uvnitř bubliny a snažíte se, aby všechny kousky důkazů zapadly do souvislého příběhu – řešení se zdaleka nezdá tak samozřejmé.
„Neměli jsme tušení, co jsou příčiny zemětřesení, sopek a podobných věcí,“ vzpomíná Dan McKenzie. „Je neobyčejně těžké se dnes vrátit do stavu mysli, který jsme měli, když jsem byl studentem. A samozřejmě myšlenky, se kterými jsem přišel, se dnes učí na základních školách.“
McKenzie je považován za jednoho z architektů moderní teorie deskové tektoniky.
V roce 1967 publikoval v časopise Nature článek s názvem „Severní Pacifik: An Example of Tectonics on a Sphere“ (Příklad tektoniky na kouli) spolu s Robertem Parkerem, dalším absolventem Cambridgeské univerzity.
Vycházel z řady poválečných objevů a vykreslil přesvědčivý obraz toho, jak se mořské dno v této části zeměkoule mohlo pohybovat podobně jako zakřivená dlažební kostka a iniciovat zemětřesení v místech, kde interagovalo s ostatními velkými deskami pevných hornin pokrývajících Zemi.
Ačkoli to bylo vnímáno jako okamžik „aha!“, ve skutečnosti to byl dlouhý běh k tomuto bodu, kdy skupina odhodlaných vědců v letech 1966/67/68 sprintovala a potápěla se k cíli.
Příběh sahá až do roku 1915 k Alfredu Wegenerovi, německému polárníkovi a meteorologovi, kterého si nejvíce spojujeme s myšlenkou kontinentálního driftu.
Wegener si všiml, že kontinenty nejsou statické, že se musely v průběhu času posouvat a že pobřeží Jižní Ameriky a Afriky vypadají podezřele přiléhavě, jako by byly kdysi spojené. Nedokázal však vymyslet přesvědčivý mechanismus, který by tento pohyb poháněl.
Na věci se skutečně muselo počkat až do druhé světové války a technologií, které dala vzniknout, jako jsou echosondy a magnetometry. Tyto schopnosti, vyvinuté k lovu ponorek a vyhledávání min, byly v době míru využity ke zkoumání vlastností mořského dna. A právě tato zkoumání odhalila, jak se desky vytvářejí na středooceánských hřbetech a ničí na jejich okrajích, kde podemílají kontinenty.
„Desková tektonika skutečně vychází z oceánů. Tehdy jsme objevili oceánské hřbety, subdukční zóny a transformační zlomy a tak dále,“ řekl John Dewey z Oxfordské univerzity, další z těchto sprintujících vědců. „V šedesátých letech došlo k masivnímu rozšíření znalostí díky oceánografickým expedicím.
„Do té doby jsme se dívali pod mikroskopy na tenké řezy hornin, pozorovali zlomy a výchozy na souši. A tu a tam se nám poštěstilo najít nějakou součást deskové tektoniky, ale nevěděli jsme, že jde o deskovou tektoniku, protože jsme neměli oceány. Bez oceánů nemáte nic,“ řekl v pořadu BBC Science In Action.
Jedním z klíčových pozorování bylo šíření mořského dna – proces, při kterém vzniká nová kůra na hřebenech z vystupujícího magmatu.
Když hornina chladne a vzdaluje se od hřebene, uzamyká do svých minerálů směr zemského magnetického pole. A když se pole obrátí, což se děje každých několik set tisíc let, změní se i polarita v horninách a projíždějícím výzkumným lodím a jejich magnetometrům se zobrazí pruhovaný vzor podobný zebře.
V roce 1967 vedly všechny cesty na jarní zasedání Americké geofyzikální unie. Jen o šíření mořského dna bylo předloženo asi 70 abstraktů (shrnutí výzkumu). Musela to být opojná doba.
Soudržný příběh deskové tektoniky měl rychle zapadnout na své místo. McKenzieho článek byl publikován v prosinci téhož roku. Současně další badatelé rozšiřovali model tak, aby popisoval všechny ostatní desky.
Co se týče mechanismu, který Wegenerovi unikal, vědci nyní vidí, jak významnou roli při pohonu celého systému hraje váha podsouvajících se desek.
Podobně jako slintající pes nepotřebuje žádnou pobídku, jakmile se vydá na cestu dolů, tak se zdá, že klesající hornina má nezastavitelnou hybnost.
Vysvětluje to Tony Watts, oxfordský geolog a svolavatel konference Plate Tectonics at 50, která se koná tento týden: „Víme, že nejrychleji se pohybující desky, ty, které se šíří nejrychleji, mají velmi dlouhé desky, dlouhé kusy litosféry, které se dostávají pod oceánské příkopy.
„Vypadá to tedy, že něco, čemu se říká ‚příkopový tah‘, je velmi důležitou silou a obecně se uznává, že je větší než ‚hřebenový tah‘. Samozřejmě, že v hlubokém plášti je vše propojeno konvekcí, ale zdá se, že příkopová přitažlivost je klíčová“.
Ve vědě není nikdy nic hotovo a zaprášeno. Stále se například živě diskutuje o tom, kdy přesně a jak se na Zemi rozběhla desková tektonika. Před více než čtyřmi miliardami let v důsledku dopadů asteroidů, tvrdil jeden z nedávných článků časopisu Nature Geoscience.
Dnes máme k dispozici mimořádné nástroje, jako je GPS a satelitní radarová interferometrie, které nám umožňují sledovat pochod desek milimetr po milimetru. Ještě pozoruhodnější je technika seismické tomografie, která využívá signály zemětřesení k vytváření 3D vizualizací propadlých skalních desek.
„Desková tektonika byla revolucí. Jsem geolog, takže bych to řekl,“ řekl Tony Watts pro BBC News.
„Když se podíváme zpět, historie geologie je velmi dlouhá. Geologická společnost byla založena v roce 1807, takže desková tektonika přišla v její historii opravdu pozdě. K jejímu uskutečnění však byly zapotřebí správné technologie a relativně malá skupina vědců ze silně vedených institucí.
„Další věc, kterou je třeba si uvědomit, je, jak mladí někteří z těchto vědců byli: Dan McKenzie právě dokončil svou doktorskou práci.“
.