Pentru geologii din trecut faptul că legile cutremurelor ar putea face lumină în problema originii munţilor ar fi părut aproape la fel de improbabil precum căderea unui măr a părut pentru primii astronomi că ar putea ajuta la explicarea mişcărilor Lunii.

(“Principiile Geologiei” de Sir Charles Lyell)

În derivă

Noi oamenii avem un mod destul de dubios de a privi istoria. În sensul că în general avem impresia că toate evenimentele de până acum au avut loc unul după altul, într-o succesiune. Şi aşa ajungi să dai peste informaţii care efectiv te lasă cu gura căscată. Cum ar fi că dacă ai fi putut lua un cetăţean al imperiului aztec, ai fi putut să îl duci în Anglia şi să îl pui să înveţe la una din cele mai prestigioase universităţi din ziua de azi: Universitatea din Oxford. Asta pentru că Imperiul Aztec a existat între 1428-1521 e.n, în timp ce Oxford Uni a fost fondată în 1096 e.n şi încă duce. Sau faptul că Nintendo (faimoasa companie japoneză de jocuri video care ni l-a dat pe Mario şi pe Nintendo Gameboy şi Wii) abia apăruse în 23 septembrie 1889 când Imperiul Otoman era încă la putere, iar România propriu-zisă nu exista.

Prin secolul al XVIII-lea, când în sfârşit începuseră să apară hărţi mai precise si mai detaliate ale Pământului, oamenii acelor vremuri s-au uitat la ele şi au observat ceva dubios: coasta de vest a Africii se potrivea aproape perfect cu cea a Americii de Sud. Şi au început să se întrebe: “este posibil ca aceste continente îndepărtate să fi fost cândva unite?”

Se potrivesc chiar foarte bine, aş zice.
©4ESO-2013/14

A durat ceva până să aflăm răspunsul la această întrebare. Mai exact, teoria plăcilor tectonice şi a derivei continentelor (cea care răspunde la intrebarea de mai sus şi explică tot mecanismul) a fost acceptată abia prin anii 1965-1967. Este mai recentă decât peştele la conservă! Gândeşte-te şi că oamenii deja începuseră să meargă în spaţiu până să acceptăm acest fapt despre propria planetă şi scoarţa ei.

Teoria plăcilor tectonice şi a derivei/translaţiei continentelor este o teorie foarte complexă care explică nu doar că toate continentele plutesc şi sunt duse de curenţi, dar şi cum şi de ce. Pe scurt, ideea este că scoarţa Pământului (un strat rigid numit litosferă) este compusă din nişte bucăţi foarte mari numite plăci tectonice, formate din rocă solidă de la 15 Km până la 200 Km grosime, care se deplasează una pe lângă cealaltă.

Cam cum s-au deplasat plăcile tectonice (şi continentele) de acum 200 milioane de ani până în prezent.
©EGU Blogs

Până în prezent ştim de existenţa a 7 macroplăci (plăcile principale) şi altor câteva plăci secundare şi terţiare. Aceste plăci se află pe stratul care se află imediat sub litosferă numit astenosferă: un strat gros de material dens alcătuit din rocă. Păi bun, atunci cum de plutesc plăcile scoarţei terestre PE ROCĂ?! Răspunsul este foarte simplu: din pricina temperaturii foarte ridicate şi a presiunii de la acea adâncime, roca din astenosferă nu este lichidă, dar nici solidă nu e. Este într-o stare semilichidă. Având în vedere acest lucru, plăcile tectonice se deplasează pe suprafaţa mantalei cu vreo 3-10 cm/an (mai mult sau mai puţin în funcţie de sursele tale). Acesta este şi motivul pentru care a durat atâta să descoperim că toate continentele se mişcă: nu putem vedea clar această mişcare în timpul vieţii noastre (indiferent ca vorbim de individ sau de specia umană).

Principalele plăci tectonice al scoarţei terestre cu numele şi direcţia lor de mers.

Teoria plăcilor tectonice este o teorie ştiinţifică simplă şi elegantă care ne spune nu numai cum se mişcă şi formează continentele, ci şi cum se formează o bună parte din cutremure şi vulcani, dar şi cum iau naştere munţii (lucru pe care o să ne axăm în postarea de faţă) şi chiar de ce se găsesc fosilele aceloraşi specii de animale pe continente diferite.

Cum îţi dai seama că teoria ta ştiinţifică este într-adevăr o teorie ştiinţifică: aceasta poate explica diverse fenomene care fac parte şi din alte domenii. De exemplu, teoria plăcilor tectonice explică perfect de ce găsim fosile de Mesosaur atât în sudul Americii de Sud, cât şi în Sudul Africii, chit că aceste două continente sunt despărţite de mii de kilometri.

Reînnoirea

Dar dacă două plăci tectonice se îndepărtează una de cealaltă? Ce lasă în urma lor? Doar nu lasă ditamai groapa către centrul Pământului. Deloc. De fapt, în momentul în care două plăci tectonice se îndepărtează una de cealaltă, se formează un rift, o ruptură în scoarţa terestră prin care începe să iasă magma din mantaua Pământului. Odată ieşită, magma se răceşte, devine lavă şi se depune pe pereţii riftului şi la suprafaţă pe crusta oceanică (sau platforma oceanică, spune-i cum vrei), extinzând fundul oceanului.

Cam cum stă treaba. Crusta oceanică (o parte dintr-o placă tectonică mai mare) se îndepărtează, iar magma o zbugheşte la suprafaţă.

Acuma vine altă întrebare, însă: dacă se formează constant crustă oceanică (deci pământ nou), atunci de ce nu se măreşte planeta? Adică, se măreşte, nu? Că bănuiesc că nu a început de ieri să formeze crustă oceanică, ci dintotdeauna. Adevărul este că la un moment dat a existat o ipoteză conform căreia Pământul s-ar fi mărit, dar nu au fost găsite niciodată dovezi concrete care să susţină această afirmaţie. Am găsit o explicaţie mai bună care chiar a fost verificată şi merge de minune.

Vezi tu, în momentul în care o platformă oceanică se întâlneşte cu o platformă continentală, acestea nu se opresc să se salute şi să stea la discuţii. Nu. În momentul acela se întâmplă ceva interesant: platforma oceanică se duce fix sub platforma continentală, întorcându-se în astenosferă, transformându-se în magmă. Locul în care se întâmplă această păţanie se numeşte zonă de subducţie.

Cum are loc procesul de subducţie. După cum vezi, platforma oceanică intră pe sub platforma continentală, întorcându-se în astenosferă. Ce nu se vede aici, dar se întâmplă foarte frecvent: de obicei pe lângă o zonă de subducţie apar şi vulcani.
©JCLAHR

Deci, dacă te gândeşti la o placă tectonică, partea care se îndepărtează de o altă placă se înnoieşte constant, iar partea care se apropie de o altă placă se întoarce în astenosferă, transformându-se în magmă. Vezi cât de elegantă e şi cât de multe explică teoria tectonicii plăcilor? Totul se potriveşte frumos, ca piesele unui puzzle.

Accidente intercontinentale

O planetă care să poată susţine viaţa este musai să fie activă geologic. Adică interiorul ei să producă nişte căldură, să fie vulcani, cutremure, plăci tectonice care se mişcă etc. Pentru că de aici izvorăsc toate celelalte nebunii precum ploaia, diferite forme de relief, animale şi plante, tot haremul. Având în vedere că mişcarea plăcilor tectonice este un rezultat direct al activităţii geologice a Pământului, acestea se mişcă în mod constant şi nu se vor opri niciodată (atâta timp cât planeta are activitate).

Enceladus este un satelit al planetei Saturn care este foarte activ din punct de vedere geologic. În această fotografie făcută de nava Cassini poţi vedea jeturi de apă fierbinte (geysere) eliminate în spaţiu. Enceladus este un corp ceresc “viu” pentru că are activitate geologică.
©NASA/JPL/Space Science Institute

Plăcile tectonice sunt imense şi oricât de lent s-ar mişca, nu putem nega că se mişcă. Dacă ai încercat vreodată să împingi un cărucior de cumpărături plin până la refuz, ai observat că nu poate fi oprit atât de uşor, din cauza inerţiei. Având în vedere că vorbim de nişte legi ale fizicii (Legile lui Newton), acestea se aplică şi când vorbim de cărucioare de cumpărături, şi când vorbim de plăci tectonice. “Bun, păi şi care e problema? Una o încalecă pe cealaltă şi aia e!” Nu mereu, însă. Vezi tu, platforma oceanică este mai densă decât platforma continentală, de aceea se duce la fund (dacă e să folosim termeni din popor, prima este mai grea, a doua este mai uşoară).

În momentul în care două platforme continentale se întâlnesc, se întâmplă ceva mult mai interesant. Timp de milioane de ani se apropie din ce în ce mai mult, după care se ciocnesc. Fiind masive, cele două platforme continentale nu se pot opri atât de uşor (chit că se mişcă foarte lent): ele se ciocnesc, se şifonează şi se ridică. Poate una din ele intră un pic sub cealaltă (deci are loc nişte subducţie şi aici), dar nu se întoarce complet în astenosferă, deci singurul loc în care poate merge este sus, mai sus. Aşa se formează munţii.

Când două plăci continentale se întâlnesc.

Astfel, din câte ne dăm seama, munţii sunt rămăşiţele unui accident intercontinental pe care SMURD-ul celesta uitat să vină să le cureţe. Munţii care se formează prin acest procedeu se numesc munţi de încreţire. Munţii Himalaya din Asia, Alpii din Europa, Uralii din Rusia, Anzii din America de Sud şi Munţii Sâncoşi din America de Nord s-au format toţi prin acest proces de încreţire al scoarţei terestre.

Munţii Himalaya sunt unul din cel mai tânăr lanţ muntos de pe Pământ şi au început să se formeze acum 40-50 milioane de ani (sau acum 80 de milioane de ani, în funcţie de sursă), când subcontinentul indian s-a ciocnit cu placa asiatică. Partea cea mai interesantă este că în momentul de faţă subcontinentul indian continuă să înainteze în platforma asiatică la o viteză de 67 mm/an şi se estimează că în următorii 10 milioane de ani va fi înaintat încă 1500 Km în Asia. Practic în momentul de faţă suntem martori la un accident care încă se întâmplă. Scoarţa terestră din acea zonă încă înaintează şi încă se ridică!

Cam cum s-a petrecut toată tărăşenia şi cum s-au format Munţii Himalaya.

Ce trebuie să reţii e că formarea prin încreţirea scoarţei terestre (când două platforme continentale se întâlnesc) este doar unul din modurile prin care se pot forma munţii; cu toate acestea e cel mai comun, de aceea m-am axat pe el. Munţii se mai pot forma şi în alte feluri. Poţi să iei un vulcan și îl faci să erupă. Lava care iese la suprafață se răcește și se întărește fix pe unde curge. Se pune strat cu strat și uite așa se face un munte. Muntele Fuji, Mauna Kea și Etna s-au format așa. Sau poţi să creezi fisuri și fracturi în crusta Pământului. Astfel, se creează bucăți masive de pământ ce pot fi ridicate sau coborâte. Munții Vosgi și Pădurea Neagră au luat naștere așa.

 Trecutul adus la suprafaţă

În cartea sa Principiile Geologiei (apărută între 1830 şi 1833), geologul Charles Lyell afirma:

Prezentul este cheia trecutului.

Odinioară (până în anii 1700), oamenii credeau că dealurile și munții nu se schimbă niciodată. Cu toate acestea, din secolul al XVIII-lea naturaliștii au descoperit că acestea chiar se schimbă încet și că sunt rezultatele unor procese îndelungate. Asta însemna că Pământul însuși avea o istorie! Ceva de neînchipuit până atunci. Astfel a apărut uniformitarianismul (sau gradualismul) sprijinit de Charles Lyell, care afirma că geologia actuală a Pământului este rezultatul unor schimbări graduale, de-a lungul mai multor milioane de ani. Asta este în antiteză cu catastrofismul (în ziua de azi neo-catastrofismul), care afirmă că multe schimbări ale scoarţei Pământului au fost violente şi bruşte.

“Principiile Geologiei” de Charles Lyell este una din cele mai importante lucrări, care stau la baza geologiei. Această carte (în care se afirma că schimbările geologice se petrec puţin câte puţin pe parcursul a milioane de ani) a avut o mare influenţă asupra tânărului Charles Darwin.

Care idee este cea corectă? Adevărul e că ambele (atât gradualismul, cât şi catastrofismul) sunt nişte explicaţii foarte bune pentru schimbările geologice. Nici una nu se aplică în 100% din cazuri, fireşte, dar în locurile în care se aplică, se potrivesc ca o mânuşă. Munţii se ridică pe parcursul a zeci de milioane de ani, dar la un moment dat poate erupe brusc şi violent un supervulcan, schimbând instant (la scară geologică) peisajul. Deci ambele sunt nişte idei perfect valabile.

De aceea chiar şi în ziua de azi o să îi auzi de la geologi că “prezentul este cheia trecutului”. Ce vor să spună ei e că putem învăța despre istoria Pământului, uitându-ne la situația din prezent a suprafeței acestuia. De exemplu, în vârful munților Alpi, la o altitudine de aproximativ 2.700 m poți da de cochiliile unor organisme marine care au trăit acolo acum milioane de ani. Care-i şmecheria? Acele organisme trăiau numai în mări şi oceane, şi totuşi iată-le sus în creierul muntilor. Asta înseamnă că vârfurile Alpilor au fost odinioară fundul unei mări sau al unui ocean! De asemenea, faptul că în multe sedimente este prezent carbonatul de calciu sub formă de dolomite, ca urmare a prezenței cochiliilor respective, ne arată că vârfurile alpilor se aflau acum milioane de ani sub ape.

Această fosilă de crinoid care are 450 de milioane de ani a fost găsită în munţii Alpi. Crinoidul este un organism marin, deci care trăieşte numai în mări şi oceane.
©Ohio State University

Uite o altă chestie apropo de cum ne putem da seama de trecutul Pământului uitându-ne la cum arată el în prezent: în ciuda numelui ei, tehnica de datare a rocilor îți poate spune mult mai multe decât vârsta unei simple pietre. Aceasta a fost folosită pentru a trasa migrația preistorică a strămoșilor noștri sau pentru a data schimbarea climei și creșterea nivelului apelor. Mineralele se cristalizează la temperaturi diferite unul față de celălalt, deci îți poți da seama de istoria temperaturii a unei pietre din granulele de minerale din interiorul ei. De exemplu, zirconul din granitul Himalayan se cristalizează la mai mult de 800°C, lucru ce corespunde unor adâncimi de probabil 18 Km. Muscovitul, în schimb, se formează la temperaturi mai scăzute și la adâncimi mai mici. Dacă ambele minerale (zirconul și muscovitul) se găsesc în același granit, iar diferența de vârstă dintre cele două e de 2 milioane de ani, asta înseamnă că munții Himalaya au avut o perioadă de ridicare bruscă acum vreo 20 de milioane de ani.

Unstoppable

Deşi foarte tânără, teoria tectonicii plăcilor (sau plăcilor tectonice, spune-i cum vrei) este una din cele mai puternice idei pe care omenirea le-a formulat vreodată. Îţi dai seama că este o teorie demnă de luat în seamă pentru că (după cum am văzut în postare) la fel cum se întâmplă cu teoria evoluţiei, teoria relativităţii, teoria atomică, teoria celulară, teoria germenilor şi multe altele, are ramificaţii nu doar în domeniul ei de “baştină” (geologia în exemplul de faţă), iar dovezile pentru aceasta nu se găsesc doar în acesta. Am arătat că teoria tectonicii plăcilor explică lejer de ce anumite fosile se găsesc pe continente diferite, am arătat că tectonica plăcilor explică de ce sunt cutremure, ne explică de ce unele planete (altele decât Pământul) sunt cum sunt.

A durat ceva până să ne prindem, dar mai bine mai târziu decât niciodată.