W 1911 roku niemiecki meteorolog i geofizyk Alfred Wegener prowadził badania w bibliotece uniwersyteckiej, kiedy natknął się na artykuł naukowy, w którym wymieniono starożytne skamieniałości identycznych roślin i zwierząt, które znaleziono po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. To skłoniło Wegenera do zastanowienia się, jak te same organizmy mogły ewoluować w dwóch miejscach oddzielonych tysiącami mil wody. Niektórzy naukowcy uważali, że kiedyś między tymi miejscami istniały mosty lądowe . Ale Wegener przyjrzał się mapom wybrzeży Afryki i Ameryki Południowej i wpadł na inny pomysł. A co by było, gdyby te kontynenty zostały kiedyś połączone , a następnie rozdzielone w ramach procesu, który wciąż trwał?
Wychodząc z tej inspiracji, Wegener wymyślił swoją teorię dryfu kontynentów, którą w tamtych czasach powszechnie wyśmiewano . Jednak w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku naukowcy doszli do wniosku, że Wegener mógł być na czymś, a kawałki skorupy ziemskiej powoli się poruszają - proces, który nie tylko wyjaśnia wiele cech planety, ale także może pomóc w stworzeniu życie na Ziemi jest możliwe.
Teoria tektoniki płyt
Tektonika płyt to teoria, że skorupa ziemska i górny płaszcz składają się z wielu większych i mniejszych płyt, które ściśle do siebie przylegają, ale są w ciągłym ruchu, czasami poruszając się ku sobie, a innym razem od siebie.
Ten ruch jest znany jako ruch płyt lub przesunięcie tektoniczne i trwa przez długi, długi czas. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Johns Hopkins University , opublikowane w sierpniu 2019 roku w czasopiśmie naukowym Nature, stwierdza, że tektonika płyt rozpoczęła się około 2,5 miliarda lat temu i od tego czasu rozwija się stopniowo.
„Ziemia to wielkoskalowy silnik cieplny” - wyjaśnia w e-mailu Ray Russo , profesor nadzwyczajny geologii na Uniwersytecie Florydy i ekspert w dziedzinie tektoniki płyt. „Ciepło pozostałe po akrecji planety, kompresji grawitacyjnej i rozpadzie radioaktywnym jest uwięzione we wnętrzu Ziemi. Ponieważ ciepło przepływa z regionów ciepłych do zimnych, ciepło wewnętrzne Ziemi ma tendencję do płynięcia w kierunku jej zimnej powierzchni. Najbardziej efektywny sposób na to ciepło, które dostaje się z głębi wnętrza na powierzchnię Ziemi odbywa się na drodze konwekcji, więc na dużą skalę gorący materiał płaszcza unosi się i zastępuje zimny materiał płaszcza, który powstał na powierzchni Ziemi.
„Zimny materiał to zasadniczo sztywne płyty Ziemi” - kontynuuje Russo. „Te płyty stają się gęste, gdy się ochładzają i ostatecznie stają się wystarczająco gęste, aby zatopić się w płaszczu, chłodząc planetę i mieszając płaszcz w skali globalnej. W skrócie, to jest tektonika płyt”.
Płyty poruszają się naprawdę, bardzo wolno - średnia prędkość wynosi 0,6 cala (1,5 centymetra) na rok, chociaż naukowcy mają różne opinie na temat tego, czy ruch zwalnia, czy rośnie.
Płyty oddziałują wzdłuż swoich granic na trzy różne sposoby :
- Tam, gdzie dwie płyty oddalają się od siebie, tworzy rozbieżną granicę , strefę, w której trzęsienia ziemi są powszechne, a gorąca magma lub stopiona skała unosi się z płaszcza na powierzchnię, tworząc nową skorupę.
- I odwrotnie, w miejscach, w których spotykają się dwie płyty, występuje zbieżna granica . Uderzenie płyt w tych miejscach może spowodować wygięcie krawędzi i wypchnięcie w górę, tworząc pasmo górskie, lub też wygiąć się, tworząc głęboki rów w dnie oceanu. Łańcuchy wulkanów często tworzą się równolegle do granic. Zbieżne granice tworzą skorupę kontynentalną, ale niszczą skorupę, która jest częścią dna oceanu.
- W granicy płyty transformacji dwie płyty będą się przesuwać obok siebie. Skorupa wzdłuż granicy płyty transformatora zostanie popękana i złamana, ale w przeciwieństwie do pozostałych dwóch rodzajów granic nie utworzy żadnej nowej skorupy. Wzdłuż tych uskoków często występują trzęsienia ziemi.
Powstawanie wulkanów
Jak wyjaśnia Russo, tektonika płyt ma głęboki wpływ na całą naszą planetę i wszystkie jej naturalne procesy. Jednym z ważnych powodów jest to, że ruch płyt powoduje powstawanie wulkanów - w zasadzie pęknięć w skorupie, które służą jako otwory wentylacyjne dla ciepła i lawy - a ich erupcje nieustannie wynurzają się z basenów oceanicznych, które stanowią 72 procent powierzchni Ziemi. Co równie ważne, aktywność wulkaniczna związana z ruchem płyt tektonicznych powoduje, że lżejsze, mniej gęste minerały oddzielają się od cięższych, gęstszych w płaszczu Ziemi. „Nagromadzenie tych lekkich minerałów powoduje rozwój i wzrost kontynentów, na których żyjemy” - mówi Russo.
Ruch płyt tektonicznych pomógł również na wiele sposobów stworzyć warunki umożliwiające życie na Ziemi. Prowadzi to na przykład do interakcji gorących skał wulkanicznych z wodą w oceanie, a wypłukiwanie jonów z tych skał jest tym, co kontroluje zasolenie oceanów. „Życie wyewoluowało w oceanach, w obecności tej bogatej w jony wody, a ludzie, na przykład, mają bezpośrednią konsekwencję zasolenia krwi równoważnego zasoleniu wody morskiej ” - mówi Russo. Ponadto aktywność wulkaniczna wyzwalana przez tektonikę płyt pomogła również w stworzeniu żyznej gleby, która pozwala roślinom rosnąć i wytwarzać zarówno żywność, jak i tlen, który podtrzymuje życie ludzi i dużych zwierząt - zauważa.
Zmieniając konfigurację kontynentów i basenów oceanicznych, tektonika płyt wpływa również na klimat planety. „Na przykład obecne kształty basenów oceanicznych nieustannie dostarczają ciepłe wody równikowe do regionów polarnych, zapobiegając powstawaniu na planecie bardzo dużych ekstremalnych temperatur powierzchniowych między równikiem a biegunami” - mówi Russo.
Do góry utworzone przez tektoniki są również wśród większości ważnych pochłaniacze dwutlenku węgla planety, pomagając wyciągnąć w dół poziom C02 do atmosfery poprzez tworzenie nowych minerałów. Proces ten narasta i maleje w odpowiedzi na zmiany temperatury, umożliwiając górom działanie jak gigantyczne termostaty.
Stopniowe przemieszczanie się mas kontynentalnych również odegrało ważną rolę w ewolucji biologicznej . „Specjacja - rozwój nowych gatunków - ma miejsce, gdy pojedyncza grupa roślin lub zwierząt jest podzielona na dwie grupy, które nie są już w kontakcie reprodukcyjnym, jak na przykład często się zdarza, gdy superkontynent rozpada się, a między jego fragmenty kontynentalne ”- wyjaśnia Russo.
Wszystko to może sprawić, że Alfred Wegener - zmarły w 1930 roku, kiedy zgubił się w zamieci podczas wyprawy na Grenlandię - poczuł się wreszcie usprawiedliwiony.
Teraz to jest interesujące
Podczas gdy Wenus i Mars mają gorące wnętrza, a ich powierzchnie wykazują oznaki niedawnej deformacji, Ziemia jest jedyną planetą w Układzie Słonecznym, której powierzchnia jest podzielona na płyty. Merkury, druga skalista planeta, nie jest już aktywna geologicznie.
