Ce ați pune pe lista dvs. de mari descoperiri științifice ale secolului XX?
Relativitatea generală? Mecanica cuantică? Ceva legat de genetică, poate?
O descoperire care ar trebui să fie pe lista tuturor este tectonica plăcilor – descrierea modului în care învelișul exterior rigid al planetei noastre (litosfera sa) se mișcă și se reciclează.
Teoria își sărbătorește anul acesta cea de-a 50-a aniversare, iar unii dintre actorii cheie care au pus la punct acest cadru se află în prezent la Londra pentru a marca această ocazie cu o conferință specială la Societatea Geologică.
Ideile cu adevărat mărețe din știință nu numai că par strălucit de simple și intuitive atunci când sunt puse în evidență, dar au apoi și această putere extraordinară de a răspunde la atât de multe alte întrebări din natură.
Tectonica plăcilor este un exemplu perfect în acest sens.
- Vedere spațială a rocilor magnetice ale Pământului
- Cartografierea deformării lente a suprafeței Pământului
- Satelitul gravitațional sondează adâncurile Pământului
Ne spune de ce Himalaya este atât de înaltă; de ce Mexicul se confruntă cu cutremure dăunătoare; de ce Australia a dezvoltat un grup divers de marsupiale; și de ce Antarctica a intrat într-un îngheț adânc.
Dar atunci când te afli în interiorul bulei, încercând să faci ca toate dovezile să se potrivească într-o narațiune coerentă – soluția pare foarte departe de a fi evidentă.
„Nu aveam nicio idee despre care erau cauzele cutremurelor și vulcanilor și lucruri de genul acesta”, își amintește Dan McKenzie. „Este extraordinar de dificil acum să te pui din nou în starea de spirit pe care o aveam când eram student. Și, bineînțeles, ideile cu care am venit eu sunt acum predate în școala primară.”
McKenzie este considerat ca fiind unul dintre arhitecții teoriei moderne a tectonicii plăcilor.
În 1967, el a publicat o lucrare în revista Nature intitulată „The North Pacific: An Example of Tectonics on a Sphere” împreună cu Robert Parker, un alt absolvent al Universității Cambridge.
Acesta se baza pe o serie de descoperiri de după război pentru a descrie o imagine convingătoare a modului în care fundul mării din acea parte a globului a fost capabil să se miște, la fel ca un pavaj curbat, inițiind cutremure acolo unde a interacționat cu celelalte mari plăci de rocă solidă care acoperă Pământul.
Deși a fost văzut ca un moment „aha!”, a fost de fapt o lungă alergare până la acel punct, cu un grup de oameni de știință dedicați, toți sprintând și scufundându-se pentru linie în 1966/67/68.
Povestea merge înapoi până în 1915 la Alfred Wegener, exploratorul polar și meteorologul german, pe care îl asociem cel mai mult cu ideea de derivă continentală.
Wegener a putut vedea că continentele nu erau statice, că trebuie să se fi deplasat de-a lungul timpului și că liniile de coastă ale Americii de Sud și Africii arătau o potrivire suspectă, ca și cum ar fi fost odată unite. Dar nu a putut concepe un mecanism convingător care să determine această mișcare.
Acestea chiar au trebuit să aștepte cel de-al Doilea Război Mondial și tehnologiile pe care le-a generat, cum ar fi ecosondele și magnetometrele. Dezvoltate pentru a vâna submarine și pentru a găsi mine, aceste capacități au fost puse la lucru pe timp de pace pentru a investiga proprietățile fundului mării. Aceste cercetări au fost cele care au dezvăluit modul în care plăcile se formează pe crestele de la mijlocul oceanelor și se distrug la marginile acestora, acolo unde se subțiază continentele.
„Tectonica plăcilor vine cu adevărat din oceane. A fost atunci când am descoperit dorsalele oceanice, zonele de subducție și falii de transformare și așa mai departe”, a declarat John Dewey de la Universitatea Oxford, un alt cercetător sprinten. „În anii șaizeci, a existat această creștere masivă a cunoștințelor prin intermediul expedițiilor oceanografice.
„Până atunci, ne uitam la microscoape la secțiuni subțiri de rocă, observând falii și aflorimente pe uscat. Și din când în când eram destul de norocoși să găsim vreo componentă a tectonicii plăcilor, dar nu știam că este vorba de tectonica plăcilor pentru că nu aveam oceanele. Fără oceane, nu ai nimic”, a declarat el la emisiunea Science In Action de la BBC.
Una dintre observațiile cheie a fost cea a răspândirii fundului mării – procesul care creează o nouă crustă la nivelul crestelor din magma care urcă la suprafață.
În timp ce roca se răcește și se îndepărtează de o creastă, aceasta fixează în mineralele sale direcția câmpului magnetic al Pământului. Și când câmpul se inversează, așa cum se întâmplă la fiecare câteva sute de mii de ani, la fel se întâmplă și cu polaritatea din roci, prezentând un model în formă de zebră, cu dungi, navelor de cercetare care traversează și magnetometrelor lor.
În 1967, toate drumurile au dus la întâlnirea de primăvară a Uniunii Geofizice Americane. Aproximativ 70 de rezumate (rezumate ale cercetărilor) au fost prezentate numai despre răspândirea solului marin. O perioadă amețitoare, trebuie să fi fost.
Narațiunea coerentă a tectonicii plăcilor era pe cale să se așeze rapid la locul ei. Lucrarea lui McKenzie a fost publicată în luna decembrie a aceluiași an. Concomitent, alți cercetători extindeau modelul pentru a descrie toate celelalte plăci.
În ceea ce privește mecanismul care i-a scăpat lui Wegener, oamenii de știință pot vedea acum cum greutatea plăcilor care se subîntinde joacă un rol atât de important în conducerea întregului sistem.
La fel cum câinele slinky nu are nevoie de nicio încurajare odată ce și-a început călătoria în josul scărilor, tot așa roca care coboară pare să aibă un impuls de neoprit.
Tony Watts, un geolog de la Oxford și un convocator al conferinței Plate Tectonics at 50 din această săptămână, explică: „Știm că plăcile care se mișcă cel mai repede, cele care se răspândesc cel mai rapid, au plăci foarte lungi, bucăți lungi de litosferă, care se scufundă în șanțurile oceanice.
„Așadar, se pare că ceva numit „tracțiune a șanțurilor” este o forță foarte importantă și în general se convine că este mai mare decât „împingerea crestelor”. Desigur, totul este conectat în mantaua profundă prin convecție, dar tracțiunea șanțurilor pare să fie esențială.”
Nimic nu este niciodată făcut și prăfuit în știință. Există încă o dezbatere aprinsă, de exemplu, cu privire la momentul și modul exact în care tectonica plăcilor a început să funcționeze pe Pământ. În urmă cu mai mult de patru miliarde de ani, ca urmare a impactului cu asteroizi, susține un articol recent din Nature Geoscience.
Astăzi, avem instrumente extraordinare, cum ar fi GPS-ul și interferometria radar prin satelit, care ne permit să urmărim mersul plăcilor, milimetru cu milimetru. Și mai remarcabilă este tehnica tomografiei seismice, care folosește semnalele cutremurelor pentru a construi vizualizări 3D ale plăcilor de rocă scufundate.
„Tectonica plăcilor a fost o revoluție. Sunt geolog, așa că aș putea spune asta”, a declarat Tony Watts pentru BBC News.
„Privind în urmă, istoria geologiei este foarte lungă. Societatea Geologică a fost fondată în 1807, așa că tectonica plăcilor a apărut foarte târziu în istoria sa. Dar a avut nevoie de tehnologiile potrivite și de un grup relativ mic de oameni de știință din instituții puternic conduse pentru a o realiza.
„Celălalt lucru de reținut este cât de tineri erau unii dintre acești oameni de știință: Dan McKenzie abia își terminase teza de doctorat.”
.