Cosa metteresti nella tua lista delle grandi scoperte scientifiche del XX secolo?
La relatività generale? La meccanica quantistica? Qualcosa che ha a che fare con la genetica, forse?
Una scoperta che dovrebbe essere nella lista di tutti è la tettonica a placche – la descrizione di come il rigido guscio esterno del nostro pianeta (la litosfera) si muove e viene riciclato.
La teoria celebra il suo 50° anniversario quest’anno e alcuni degli attori chiave che hanno messo insieme il quadro sono attualmente a Londra per celebrare l’occasione con una conferenza speciale alla Geological Society.
Le vere grandi idee nella scienza non solo sembrano brillantemente semplici e intuitive quando vengono messe a fuoco, ma hanno anche questo straordinario potere di rispondere a così tante altre domande in Natura.
La tettonica a placche è un esempio perfetto di questo.
- Visione spaziale delle rocce magnetiche della Terra
- Mappatura della lenta deformazione superficiale della Terra
- Il satellite della gravità sonda la Terra profonda
Ci dice perché l’Himalaya è così alto; perché il Messico sperimenta terremoti dannosi; perché l’Australia ha sviluppato un gruppo diversificato di marsupiali; e perché l’Antartide si è congelata.
Ma quando sei all’interno della bolla, cercando di far rientrare tutti i pezzi di prova in una narrazione coerente, la soluzione sembra tutt’altro che ovvia.
“Non avevamo idea di quali fossero le cause di terremoti e vulcani e cose del genere”, ricorda Dan McKenzie. “È straordinariamente difficile ora rimettersi nello stato d’animo che avevamo quando ero uno studente universitario. E naturalmente, le idee che mi sono venute in mente sono ora insegnate nella scuola primaria”.
McKenzie è considerato uno degli architetti della moderna teoria della tettonica a placche.
Nel 1967, ha pubblicato un articolo sulla rivista Nature chiamato “Il Pacifico del Nord: An Example of Tectonics on a Sphere” con Robert Parker, un altro laureato dell’Università di Cambridge.
Si basava su una serie di scoperte del dopoguerra per dipingere un quadro avvincente di come i fondali marini in quella parte del globo fossero in grado di muoversi, come un lastrone curvo, provocando terremoti dove interagivano con le altre grandi lastre di roccia solida che coprono la Terra.
Anche se è stato visto come un momento “aha!”, in realtà è stata una lunga rincorsa fino a quel punto con un gruppo di scienziati impegnati tutti a sprintare e immergersi per la linea nel 1966/67/68.
La storia risale al 1915 ad Alfred Wegener, l’esploratore polare e meteorologo tedesco, che associamo maggiormente all’idea della deriva dei continenti.
Wegener poteva vedere che i continenti non erano statici, che dovevano essersi spostati nel tempo, e che le linee costiere del Sud America e dell’Africa sembravano sospettosamente aderenti, come se una volta fossero unite. Ma non poteva escogitare un meccanismo convincente per guidare il movimento.
Si dovette aspettare la seconda guerra mondiale e le tecnologie che ne derivarono, come ecoscandagli e magnetometri. Sviluppate per dare la caccia ai sottomarini e per trovare le mine, queste capacità furono messe al lavoro in tempo di pace per indagare le proprietà dei fondali marini. E sono state queste indagini a rivelare come si formano le placche sulle dorsali medio-oceaniche e si distruggono ai loro margini, dove si sprofondano i continenti.
“La tettonica a placche viene davvero dagli oceani. È stato quando abbiamo scoperto le dorsali oceaniche, le zone di subduzione e le faglie trasformate, e così via”, ha detto John Dewey dell’Università di Oxford, un altro di quegli scienziati sprint. “Negli anni sessanta, c’era questa conoscenza massicciamente aumentata attraverso le spedizioni oceanografiche.
“Fino a quel momento avevamo guardato al microscopio sezioni sottili di roccia, guardando faglie e affioramenti sulla terraferma. E ogni tanto eravamo abbastanza fortunati da trovare qualche componente della tettonica a placche, ma non sapevamo che fosse tettonica a placche perché non avevamo gli oceani. Senza gli oceani, non hai niente”, ha detto al programma Science In Action della BBC.
Una delle osservazioni chiave era quella della diffusione del fondo del mare – il processo che crea nuova crosta sulle creste dal magma in risalita.
Quando la roccia si raffredda e si allontana da una dorsale, blocca nei suoi minerali la direzione del campo magnetico terrestre. E quando il campo si inverte, come fa ogni poche centinaia di migliaia di anni, così fa la polarità nelle rocce, presentando un modello zebrato a strisce alle navi da ricerca in transito e ai loro magnetometri.
Nel 1967, tutte le strade portavano alla riunione di primavera dell’American Geophysical Union. Circa 70 abstracts (riassunti di ricerca) sono stati presentati solo sulla diffusione del fondo marino. Deve essere stato un periodo inebriante.
La narrazione coerente della tettonica a placche stava per cadere rapidamente nel posto. L’articolo di McKenzie fu pubblicato nel dicembre di quell’anno. Contemporaneamente, altri ricercatori stavano estendendo il modello per descrivere tutte le altre placche.
Per quanto riguarda il meccanismo che sfuggiva a Wegener, gli scienziati possono ora vedere come il peso delle placche in spinta gioca un ruolo così importante nel guidare l’intero sistema.
Come il cane slinky non ha bisogno di incoraggiamenti una volta che ha iniziato il suo viaggio verso il basso, così la roccia in discesa sembra avere uno slancio inarrestabile.
Tony Watts, geologo di Oxford e organizzatore della conferenza Plate Tectonics at 50 di questa settimana, spiega: “Sappiamo che le placche che si muovono più velocemente, quelle che si diffondono più velocemente, hanno lastre molto lunghe, lunghi pezzi di litosfera, che vanno sotto le fosse oceaniche.
“Quindi, sembra che qualcosa chiamato ‘trench pull’ sia una forza molto importante ed è generalmente concordato che sia più grande della ‘ridge push’. Naturalmente, tutto è collegato nel mantello profondo attraverso la convezione, ma la trench pull sembra essere la chiave”.
Nulla è mai fatto e spolverato nella scienza. C’è ancora un vivace dibattito, per esempio, su quando e come la tettonica a placche si sia messa in moto sulla Terra. Più di quattro miliardi di anni fa come risultato dell’impatto di asteroidi, sostiene un recente articolo di Nature Geoscience.
Oggi abbiamo strumenti straordinari come il GPS e l’interferometria radar satellitare che ci permettono di osservare la marcia delle placche, millimetro per millimetro. Ancora più notevole è la tecnica della tomografia sismica, che utilizza i segnali dei terremoti per costruire visualizzazioni 3D di lastre di roccia affondate.
“La tettonica a placche è stata una rivoluzione. Sono un geologo, quindi lo direi”, ha detto Tony Watts a BBC News.
“Guardando indietro, la storia della geologia è molto lunga. La Società Geologica è stata fondata nel 1807, quindi la tettonica a placche è arrivata molto tardi nella sua storia. Ma aveva bisogno delle tecnologie giuste e di un gruppo relativamente piccolo di scienziati provenienti da istituzioni fortemente guidate per farla accadere.
“L’altra cosa da ricordare è quanto giovani fossero alcuni di questi scienziati: Dan McKenzie aveva appena finito la sua tesi di dottorato.”
