CONTINENTS COLLIDE!

Continents Collide!

The idea that the continents are moving was first proposed by a German meteorologist,.Alfred Wegener, in a book published in 1915. He had gathered a great deal of careful and tantalising evidence, the most obvious being the simple observation that the great landmasses of the world seem to fit together, jigsaw-like, a striking example being the coastlines of either side of the Atlantic ocean. Wegener was even able to theorise, correctly, that all the continents were once assembled into a supercontinent (now called Pangaea). Pangaea broke up into Laurasia (which became North America and Eurasia) and Gondwana (which became the remaining continents).

Unfortunately, Wegener could propose no propulsive force for this movement, apart from the vague and erroneous suggestion that it might be centrifugal forces. He also severely overestimated the speed of this motion. These problems, and the fact that he was a meteorologist (rather than a geologist), meant that, upon publishing his ideas, the scientific community was resolutely and implacably hostile. It is an interesting example of that not uncommon instance in which a scientist who was fundamentally correct was denied any recognition in his lifetime. Semmelweis, who advocated the washing of hands before surgery as a way to reduce hospital fatalities, is another example. Wegener was to unexpectedly die on an expedition in Greenland, probably of a heart attack – in his death, as in his life, left out in the cold.

The first hints of the existence of Gondwana came from the similarity of fossil plants and animals distributed in the same geological period over South America, Africa, Antarctica, India, and Australia. Similarly, the composition and nature of the rocks along relevant coastlines spoke the same story, yet to become scientifically credible, the theory needed evidence of a propulsive force to move such huge continents (in the same way that Semmelweis’s ideas needed the germ theory of disease). It was only in the 1960s, decades after Wegener’s death, that hard evidence for his theory began amassing to eventually become overwhelming.

The theory is now called ‘plate tectonics’, since it was proven that the Earth’s surface is fractured into ‘plates’. These bump and grind as they steadily move at infinitesimally slow rates in given directions, driven by ‘convention forces’. These are formed by the vast circular rising of superheated rock from the planet’s molten interior. This material cools as it nears the surface, eventually sinking once again towards the centre. Add to this the rotation of the Earth itself, and there is a complicated and barely understood set of cyclic swirls of molten rock, producing drags and pulls on each tectonic plate, the sum of which results in a steady migration.

Of course, this motion is slow, typically at the speed at which fingernails grow, and at its fastest, the rate at which hair does. But by being consistent and essentially unstoppable, the results can be spectacular, particularly when plates meet. Here, the release of heat, as well as the buckling and melting which results, gives rise to geological events such as earthquakes, and geological features such as mountains, volcanoes, and oceanic ridges and trenches. Plate boundaries see most of the world’s active volcanoes, with the Pacific Plate’s ‘Ring of Fire’ being a good example. Volcanism may sometimes occur in the middle of plates, but this has been theorised to be a result of ‘hotspots’: anomalously hot areas of interior rock which melt through the plate, forcing an escape to the surface.

Plate boundaries come in three types. First, Transform boundaries, where the plates grind past each other. It was once thought that the well-known Aegir Ridge was an example, until studies showed that it had never been active, whereas the periodic earthquakes along California’s San Andreas Fault show the very opposite case. The second type is Divergent boundaries, where the two plates slide

Va chạm lục địa!

Quan điểm các lục địa đang dịch chuyển được đề xuất lần đầu tiên bởi một nhà khí tượng học người Đức, Alfred Wegener, trong một cuốn sách xuất bản năm 1915. Ông đã thu thập được rất nhiều bằng chứng kỹ càng và thú vị, bằng chứng rõ ràng nhất là đơn giản quan sát những vùng đất lớn của thế giới dường như khớp với nhau như một bộ ghép hình, ví dụ nổi bật là các đường bờ biển của hai bên Đại Tây Dương. Wegener thậm chí còn có thể giải thích một cách chính xác rằng tất cả các lục địa đã từng hợp nhất thành một siêu lục địa (nay được gọi là Pangea). Pangea chia thành Laurasia (trở thành Bắc Mỹ và Âu-Á) và Gondwana (trở thành các lục địa còn lại).

Thật không may, Wegener không thể luận ra được lực đẩy nào cho chuyển động này, ngoài một gợi ý mơ hồ và sai lầm là lực ly tâm. Ông cũng đánh giá quá cao tốc độ của chuyển động này. Những vấn đề bỏ ngỏ này cùng với thực tế ông là một nhà khí tượng học (chứ không phải là một nhà địa chất) đã dẫn đến thái độ phản đối kịch liệt từ cộng đồng khoa học khi quan điểm của ông được đề ra. Đây là một ví dụ thú vị và hiếm gặp, khi một nhà khoa học đưa ra quan điểm đúng về mặt căn bản nhưng lại không hề được công nhận trong suốt cuộc đời. Semmelweis, người ủng hộ việc rửa tay trước khi phẫu thuật để giảm thiểu tử vong tại bệnh viện là một ví dụ khác. Wegener đã bất ngờ đột tử trong một chuyến thám hiểm ở Greenland, có thể là do một cơn đau tim  – cái chết và cả cuộc đời ông đều bị bỏ rơi trong giá lạnh.

Những gợi ý đầu tiên về sự tồn tại của Gondwana đến từ sự tương đồng của các hóa thạch động thực vật phân bố trong cùng một thời kỳ địa chất ở Nam Mỹ, Châu Phi, Nam Cực, Ấn Độ và Úc. Tương tự như vậy, thành phần và thuộc tính của các tảng đá dọc theo các bờ biển có liên quan cũng thể hiện điều tương tự, nhưng để có thể được tin cậy về mặt khoa học, lý thuyết này cần bằng chứng về một lực đẩy để có thể di chuyển các lục địa khổng lồ như vậy (tương tự như cách mà các ý tưởng của Semmelweis cần các lý thuyết về mầm bệnh). Mãi đến những năm 1960, nhiều thập kỷ sau cái chết của Wegener, bằng chứng rõ ràng cho lý thuyết của ông mới bắt đầu được tích lũy để cuối cùng gây choáng ngợp.

Lý thuyết này hiện được gọi là “mảng kiến tạo”’, vì khoa học đã chứng minh rằng bề mặt Trái đất bị nứt vỡ thành các “mảng”. Những mảng này va chạm và mài mòn khi chúng đều đặn dịch chuyển với tốc độ cực kỳ chậm theo các hướng nhất định, tác động bởi “lực quy ước”. Chúng được hình thành khi lớp thạch quển siêu nóng từ lõi nóng chảy của trái đất trồi lên theo hình tròn lớn. Chất này nguội dần khi lên bề mặt, cuối cùng lại chìm về hướng lõi. Thêm vào đó là sự tự quay của Trái đất, và  một tập hợp phức tạp các vòng xoáy tuần hoàn của lớp thạch quyển nóng chảy đã tạo ra các lực kéo trên mỗi mảng kiến tạo, từ đó dẫn đến sự dịch chuyển đều đặn của chusng.

Tất nhiên, chuyển động này diễn ra rất chậm, thường chỉ bằng tốc độ mọc móng tay, và nhanh nhất là bằng tốc độ mọc của tóc. Nhưng chuyển động đều đặn và không ngừng nghỉ của các mảng kiến tạo có thể tạo ra các kết quả rất ngoạn mục, đặc biệt là khi chúng gặp nhau. Tại đây, sự tỏa nhiệt, cũng như các dao động và tan chảy đã gây ra các sự kiện địa chất như động đất, và hình thành các đặc điểm địa chất như núi, núi lửa, các rặng núi và rãnh đại dương. Ranh giới mảng là nơi hầu hết các núi lửa đang hoạt động của thế giới, với “Vành đai lửa” của Mảng Thái Bình Dương là một ví dụ điển hình. Núi lửa đôi khi được hình thành ở giữa các mảng, nhưng lý thuyết cho rằng đây kết quả của “điểm nóng”: các khu vực có độ nóng bất thường của lớp thạch quyển tan chảy qua các mảng và bị đẩy trồi lên bề mặt.

Ranh giới mảng được chia thành ba loại. Đầu tiên là ranh giới biến dạng, là nơi các mảng tiếp xúc mài mòn lẫn nhau. Người ta từng nghĩ rằng dãy Aegir Ridge nổi tiếng (một dạng núi nằm giữa đại dương)là một ví dụ, cho đến khi các nghiên cứu cho thấy nó chưa bao giờ hoạt động, trong khi các trận động đất định kỳ dọc theo rãnh Đứt gãy San Andreas của California lại chỉ ra điều ngược lại.