Mit tennél fel a 20. század nagy tudományos áttöréseinek listájára?
Az általános relativitáselméletet? Kvantummechanika? Esetleg valamit, ami a genetikával kapcsolatos?
Az egyik felfedezés, amelynek mindenki listáján szerepelnie kellene, az a lemeztektonika – annak leírása, hogy bolygónk merev külső burka (litoszférája) hogyan mozog és hogyan kerül újrahasznosításra.
Az elmélet idén ünnepli fennállásának 50. évfordulóját, és a keretrendszer kialakításának néhány kulcsszereplője jelenleg Londonban tartózkodik, hogy ezt az alkalmat a Geológiai Társaság különleges konferenciájával ünnepelje.
A tudomány igazán nagyszerű ötletei nemcsak akkor tűnnek ragyogóan egyszerűnek és intuitívnak, amikor a fókuszba kerülnek, hanem aztán megvan az a rendkívüli erejük, hogy a természet oly sok más kérdésére is választ adjanak.
A lemeztektonika tökéletes példa erre.
- A Föld mágneses kőzetének űrbeli látványa
- A Föld lassú felszíni görbülésének feltérképezése
- Gravitációs műhold szondázza a Föld mélyét
Ez megmondja, miért olyan magas a Himalája; miért vannak Mexikóban pusztító földrengések; miért alakult ki Ausztráliában az erszényesek sokféle csoportja; és miért fagyott be az Antarktisz.
De amikor a buborék belsejében vagyunk, és megpróbáljuk az összes bizonyítékot egy koherens narratívába illeszteni – a megoldás nagyon távolinak tűnik.
“Fogalmunk sem volt arról, hogy mi az oka a földrengéseknek, vulkánoknak és hasonló dolgoknak” – emlékszik vissza Dan McKenzie. “Rendkívül nehéz most visszahelyezni magunkat abba a lelkiállapotba, amiben akkor voltunk, amikor én egyetemista voltam. És persze azokat az ötleteket, amelyekkel én álltam elő, ma már az általános iskolában tanítják”.
McKenzie-t a modern lemeztektonika elmélet egyik építészeként tartják számon.
1967-ben publikált egy tanulmányt a Nature folyóiratban “The North Pacific: An Example of Tectonics on a Sphere” címmel Robert Parkerrel, aki szintén a Cambridge-i Egyetemen végzett.
Ez a háború utáni kirobbanó felfedezésekre támaszkodva meggyőző képet festett arról, hogy a tengerfenék a földgolyónak ezen a részén hogyan képes mozogni, hasonlóan egy görbe járdakőhöz, földrengéseket indítva el ott, ahol kölcsönhatásba lép a Földet borító többi nagy szilárd kőzetlemezzel.
Bár az “aha!” pillanatnak tekintették, valójában hosszú előfutam volt odáig, ahol elkötelezett tudósok egy csoportja 1966/67/68-ban mindannyian sprintelt és mártózott meg a vonalért.
A történet 1915-ig nyúlik vissza, Alfred Wegener német sarkkutatóhoz és meteorológushoz, akit leginkább a kontinentális sodródás gondolatával kötünk össze.
Wegener látta, hogy a kontinensek nem statikusak, hogy az idők folyamán eltolódhattak, és hogy Dél-Amerika és Afrika partvonala gyanúsan jól illeszkedik egymáshoz, mintha valaha egybefüggöttek volna. De nem tudott meggyőző mechanizmust kitalálni a mozgás meghajtására.
A dolgoknak valóban meg kellett várniuk a második világháborút és az általa létrehozott technológiákat, például az echoszondákat és a magnetométereket. Ezeket a tengeralattjárók levadászására és aknák felkutatására kifejlesztett képességeket békeidőben a tengerfenék tulajdonságainak vizsgálatára vetették be. És éppen ezek a vizsgálatok tárták fel, hogyan keletkeznek a lemezek az óceánközépi gerinceknél, és hogyan pusztulnak el a peremükön, ahol a kontinensek alá benyomulnak.
“A lemeztektonika valóban az óceánokból ered. Akkor fedeztük fel az óceáni gerinceket, a szubdukciós zónákat, az átalakulási töréseket és így tovább” – mondta John Dewey az Oxfordi Egyetemről, egy másik ilyen sprintelő tudós. “A hatvanas években az óceánkutató expedíciók révén jelentősen bővült az ismeretanyag.
“Addig a mikroszkópok segítségével vékony kőzetszelvényeket, töréseket és feltárásokat néztünk a szárazföldön. És néha-néha elég szerencsések voltunk ahhoz, hogy megtaláljuk a lemeztektonika valamelyik elemét, de nem tudtuk, hogy ez lemeztektonika, mert nem voltak óceánjaink. Az óceánok nélkül nincs semmi” – mondta a BBC Science In Action című műsorában.
Az egyik legfontosabb megfigyelés a tengerfenék terjedése volt – az a folyamat, amely a feláramló magmából új kérget hoz létre a gerinceken.
Amint a kőzet lehűl és távolodik a gerinctől, ásványaiba zárja a Föld mágneses terének irányát. És ahogy a mező megfordul, ahogy ez néhány százezer évente megtörténik, a kőzetekben is megfordul a polaritás, zebraszerű, csíkos mintázatot mutatva az áthaladó kutatóhajóknak és magnetométereiknek.
1967-ben minden út az Amerikai Geofizikai Unió tavaszi ülésére vezetett. Csak a tengerfenék terjedéséről mintegy 70 absztraktot (kutatási összefoglalót) nyújtottak be. Szédületes időszak lehetett.
A lemeztektonika összefüggő narratívája hamarosan a helyére került. McKenzie tanulmánya még abban az évben decemberben megjelent. Ezzel párhuzamosan más kutatók az összes többi lemez leírására is kiterjesztették a modellt.
A Wegener elől elkerült mechanizmust illetően a tudósok ma már látják, hogy az alulnyomódó lemezek súlya milyen nagy szerepet játszik az egész rendszer mozgatásában.
Mint ahogy a csusszanó kutyának sincs szüksége bátorításra, ha egyszer elindult lefelé, úgy tűnik, hogy a leereszkedő kőzetnek is megállíthatatlan lendülete van.
Tony Watts oxfordi geológus, az e heti Plate Tectonics at 50 konferencia egyik összehívója elmagyarázza: “Tudjuk, hogy a leggyorsabban mozgó lemezek, amelyek a leggyorsabban terjednek, nagyon hosszú lemezeket, hosszú litoszféra-darabokat tartalmaznak, amelyek az óceáni árkoknál mennek alá.
“Úgy tűnik tehát, hogy valami, amit ‘árokhúzásnak’ neveznek, nagyon fontos erő, és általánosan elfogadott, hogy nagyobb, mint a ‘gerinctolódás’. Természetesen a mély köpenyben minden összekapcsolódik a konvekció révén, de az árokhúzás kulcsfontosságúnak tűnik.”
A tudományban soha semmi sincs kész és elintézve. Még mindig élénk vita folyik például arról, hogy pontosan mikor és hogyan indult be a lemeztektonika a Földön. Több mint négymilliárd évvel ezelőtt aszteroidabecsapódások eredményeként, állítja a Nature Geoscience egyik nemrég megjelent tanulmánya.
Ma már olyan rendkívüli eszközökkel rendelkezünk, mint a GPS és a műholdas radarinterferometria, amelyek segítségével milliméterről milliméterre nyomon követhetjük a lemezek mozgását. Még figyelemreméltóbb a szeizmikus tomográfia technikája, amely a földrengések jeleit használja fel az elsüllyedt kőzetlemezek 3D-s megjelenítésére.
“A lemeztektonika forradalom volt. Én geológus vagyok, úgyhogy ezt mondanám” – mondta Tony Watts a BBC Newsnak.
“Visszatekintve, a geológia története nagyon hosszú. A Földtani Társaságot 1807-ben alapították, így a lemeztektonika nagyon későn jelent meg a történetében. De szükség volt a megfelelő technológiákra és az erősen vezetett intézmények tudósainak viszonylag kis csoportjára ahhoz, hogy ez megvalósuljon.
“A másik dolog, amit nem szabad elfelejteni, hogy ezek a tudósok némelyike milyen fiatal volt: Dan McKenzie még csak most fejezte be a doktori disszertációját.”
