Vad skulle du sätta på din lista över de stora vetenskapliga genombrotten under 1900-talet?
General relativitetsteori? Kvantmekanik? Något som har med genetik att göra, kanske?
En upptäckt som borde finnas med på allas lista är plattektonik – beskrivningen av hur vår planets stela yttre skal (litosfären) rör sig och återvinns.
Teorin firar sitt 50-årsjubileum i år och några av de nyckelpersoner som satte ihop ramverket är för närvarande i London för att markera tillfället med en särskild konferens på The Geological Society.
De verkligt stora idéerna inom vetenskapen verkar inte bara briljant enkla och intuitiva när de kommer i fokus, de har också denna extraordinära kraft att besvara så många andra frågor i naturen.
Plattentektonik är ett perfekt exempel på detta.
- Rymdvyn av jordens magnetiska stenar
- Kartläggning av jordens långsamma ytförskjutning
- Gravitationssatellit sonderar den djupa jorden
Det berättar för oss varför Himalayas är så höga; varför Mexiko drabbas av skadliga jordbävningar, varför Australien har utvecklat en mångfald av pungdjur och varför Antarktis har djupfryst.
Men när man befinner sig på insidan av bubblan och försöker få alla bevis att passa in i en sammanhängande berättelse – verkar lösningen mycket långt ifrån självklar.
”Vi hade ingen aning om vad som var orsaken till jordbävningar och vulkaner och sådana saker”, minns Dan McKenzie. ”Det är utomordentligt svårt nu att sätta sig in i det sinnestillstånd som vi hade när jag var student. Och naturligtvis undervisas de idéer som jag kom med nu i grundskolan.”
McKenzie betraktas som en av arkitekterna bakom den moderna teorin om plattektonik.
År 1967 publicerade han en artikel i tidskriften Nature med titeln ”The North Pacific: An Example of Tectonics on a Sphere” tillsammans med Robert Parker, en annan akademiker från Cambridge University.
Det bygger på en rad upptäckter från efterkrigstiden och ger en övertygande bild av hur havsbottnen i den delen av jordklotet kunde röra sig, ungefär som en böjd gatsten, och utlösa jordbävningar där den interagerade med de andra stora plattorna av fast berg som täcker jorden.
Och även om det sågs som ett ”aha!”-ögonblick var det i själva verket ett långt förlopp fram till den punkten med en grupp engagerade forskare som alla sprang och doppade sig för att nå linjen 1966/67/68.
Historien går tillbaka till 1915 till Alfred Wegener, den tyske polarforskaren och meteorologen, som vi mest förknippar med idén om kontinentaldrift.
Wegener kunde se att kontinenterna inte var statiska, att de måste ha förskjutits med tiden, och att Sydamerikas och Afrikas kustlinjer såg ut att passa misstänkt bra ihop, som om de en gång var sammanfogade. Men han kunde inte komma på en övertygande mekanism för att driva rörelsen.
Det hela fick verkligen vänta på andra världskriget och de tekniker som det gav upphov till, som ekolod och magnetometrar. Dessa tekniker, som utvecklades för att jaga ubåtar och hitta minor, användes i fredstid för att undersöka havsbottnens egenskaper. Och det var dessa undersökningar som avslöjade hur plattor bildas vid mittoceaniska ryggar och förstörs vid deras marginaler där de undertrycker kontinenterna.
”Plattentektonik kommer verkligen från oceanerna. Det var då vi upptäckte de oceaniska ryggarna, subduktionszonerna och omvandlingsförkastningarna och så vidare”, sade John Dewey från Oxford University, en annan av de sprintande forskarna. ”På sextiotalet fanns det denna massivt ökade kunskap genom oceanografiska expeditioner.
”Fram till dess hade vi tittat ner i mikroskop på tunna klippsnitt, tittat på förkastningar och utskjutningar på land. Och då och då hade vi tur nog att hitta någon komponent av plattektonik, men vi visste inte att det var plattektonik eftersom vi inte hade oceanerna. Utan haven har man ingenting”, sade han till BBC:s program Science In Action.
En av de viktigaste observationerna gällde spridningen av havsbotten – den process som skapar ny skorpa på åsarna genom uppåtgående magma.
När berget svalnar och rör sig bort från åsen låser det in riktningen på jordens magnetfält i sina mineraler. När fältet vänder, vilket det gör med några hundra tusen års mellanrum, ändras också polariteten i stenarna, vilket ger ett zebraliknande, randigt mönster för de forskningsfartyg som passerar och deras magnetometrar.
År 1967 ledde alla vägar till American Geophysical Unions vårmöte. Ett 70-tal abstracts (sammanfattningar av forskning) lämnades in enbart om havsbottenspridning. Det måste ha varit en spännande tid.
Den sammanhängande berättelsen om plattektonik var på väg att snabbt falla på plats. McKenzies artikel publicerades i december samma år. Samtidigt utvidgade andra forskare modellen till att beskriva alla andra plattor.
När det gäller den mekanism som undgick Wegener kan forskarna nu se hur tyngden av de underliggande plattorna spelar en så viktig roll för att driva hela systemet.
Som den slinky hunden inte behöver någon uppmuntran när den väl har påbörjat sin färd nerför trappan, så verkar den nedåtgående stenen ha en ostoppbar drivkraft.
Tony Watts, geolog från Oxford och sammankallande för veckans konferens Plate Tectonics at 50, förklarar: ”Vi vet att de plattor som rör sig snabbast, de som sprider sig snabbast, har mycket långa plattor, långa bitar av litosfär, som går under i havsgravarna.
”Det ser alltså ut som om något som kallas ’trench pull’ är en mycket viktig kraft och man är allmänt överens om att den är större än ’ridge push’. Naturligtvis är allting sammankopplat i den djupa manteln genom konvektion, men dragkraft från diken verkar vara nyckeln.”
Inget är någonsin gjort och dammat inom vetenskapen. Det pågår till exempel fortfarande en livlig debatt om exakt när och hur plattektoniken kom igång på jorden. För mer än fyra miljarder år sedan som ett resultat av asteroidnedslag, hävdade en nyligen publicerad artikel i Nature Geoscience.
I dag har vi extraordinära verktyg som GPS och satellitradarinterferometri som gör det möjligt för oss att följa hur plattorna rör sig, millimeter för millimeter. Ännu mer anmärkningsvärd är tekniken för seismisk tomografi, som använder signalerna från jordbävningar för att bygga 3D-visualiseringar av sjunkna stenplattor.
”Plattentektonik var en revolution. Jag är geolog, så det kan jag säga”, säger Tony Watts till BBC News.
”När man ser tillbaka är geologins historia mycket lång. Geological Society grundades 1807, så plattektoniken kom väldigt sent i dess historia. Men det krävdes rätt teknik och en relativt liten grupp forskare från starkt ledda institutioner för att få det att hända.
”En annan sak att komma ihåg är hur unga en del av dessa forskare var: Dan McKenzie hade precis avslutat sin doktorsavhandling.”
.