Deriva dei continenti - Continental drift

Questo articolo riguarda lo sviluppo dell'ipotesi della deriva dei continenti prima del 1958. Per la teoria contemporanea, vedere la tettonica a zolle . Per il romanzo di Russell Banks, vedi Continental Drift (romanzo) . Per il quarto film della serie L'era glaciale, vedi L' era glaciale: Continental Drift .

La deriva dei continenti è l' ipotesi che i continenti della Terra si siano spostati nel tempo geologico l'uno rispetto all'altro, sembrando così "andare alla deriva" attraverso il fondo dell'oceano. La speculazione che i continenti avrebbero potuto "andare alla deriva" fu avanzata per la prima volta da Abraham Ortelius nel 1596. Il concetto fu sviluppato in modo indipendente e più completo da Alfred Wegener nel 1912, ma la sua ipotesi fu respinta da molti per mancanza di qualsiasi meccanismo di motivazione. Arthur Holmes in seguito propose la convezione del mantello per quel meccanismo. Da allora l'idea della deriva dei continenti è stata inclusa nella scienza della tettonica a zolle, che studia il movimento dei continenti mentre cavalcano sulle placche della litosfera terrestre .

Storia

Per ulteriori informazioni: Cronologia dello sviluppo della tettonofisica (prima del 1954)

Storia antica

Vedi anche: cartografia e geografia dei primi Paesi Bassi moderni
Abraham Ortelius di Peter Paul Rubens , 1633

Abraham Ortelius ( Ortelius 1596 ), Theodor Christoph Lilienthal (1756), Alexander von Humboldt (1801 e 1845), Antonio Snider-Pellegrini ( Snider-Pellegrini 1858 ), e altri avevano notato in precedenza che le forme dei continenti sui lati opposti dell'Atlantico Oceano (in particolare, Africa e Sud America) sembrano combaciare. WJ Kious ha descritto i pensieri di Ortelius in questo modo:

Abraham Ortelius nella sua opera Thesaurus Geographicus ... ha suggerito che le Americhe sono state "strappate dall'Europa e dall'Africa ... da terremoti e inondazioni" e ha continuato dicendo: "Le vestigia della rottura si rivelano se qualcuno porta avanti una mappa del mondo e considera attentamente le coste dei tre [continenti]."

Nel 1889 Alfred Russel Wallace osservò: "In passato era convinzione molto generale, anche tra i geologi, che le grandi caratteristiche della superficie terrestre, non meno di quelle più piccole, fossero soggette a continue mutazioni, e che nel corso dei noti tempo geologico i continenti e i grandi oceani avevano, più e più volte, cambiato posto l'uno con l'altro." Cita Charles Lyell dicendo: "I continenti, quindi, sebbene permanenti per intere epoche geologiche, cambiano completamente le loro posizioni nel corso delle ere". e sostiene che il primo a mettere in dubbio questo fu James Dwight Dana nel 1849.

Illustrazione di Antonio Snider-Pellegrini dell'Oceano Atlantico chiuso e aperto (1858)

Nel suo Manuale di geologia (1863), Dana scrisse: "I continenti e gli oceani avevano il loro profilo generale o forma definita nei tempi più antichi. Ciò è stato dimostrato per quanto riguarda il Nord America dalla posizione e dalla distribuzione dei primi letti del Basso Siluriano. , – quelli dell'epoca di Potsdam.I fatti indicano che il continente del Nord America aveva la sua superficie vicino al livello della marea, parte sopra e parte sotto di esso (p.196), e questa sarà probabilmente dimostrata essere la condizione nel tempo primordiale anche degli altri continenti. E, se i contorni dei continenti furono tracciati, ne consegue che i contorni degli oceani non lo furono da meno». Dana fu enormemente influente in America - il suo Manuale di Mineralogia è ancora in stampa in forma rivista - e la teoria divenne nota come Teoria della permanenza .

Ciò sembrava essere confermato dall'esplorazione dei fondali marini profondi condotta dalla spedizione Challenger , 1872-1876, che ha mostrato che contrariamente alle aspettative, i detriti di terra portati dai fiumi nell'oceano si depositano relativamente vicino alla riva su quello che ora è nota come piattaforma continentale . Ciò suggeriva che gli oceani fossero una caratteristica permanente della superficie terrestre, piuttosto che avere "cambiato posto" con i continenti.

Eduard Suess aveva proposto un supercontinente Gondwana nel 1885 e l' Oceano Tetide nel 1893, ipotizzando un ponte terrestre tra gli attuali continenti sommerso sotto forma di geosincline , e John Perry aveva scritto un articolo del 1895 proponendo che l'interno della terra fosse fluido, e in disaccordo con Lord Kelvin sull'età della terra.

Wegener e i suoi predecessori

Alfred Wegener

A parte le precedenti speculazioni sopra menzionate, l'idea che i continenti americani un tempo avessero formato un'unica massa continentale con l'Eurasia e l'Africa era stata postulata da diversi scienziati prima dell'articolo del 1912 di Alfred Wegener . Sebbene la teoria di Wegener si fosse formata indipendentemente e fosse più completa di quelle dei suoi predecessori, Wegener in seguito attribuì a numerosi autori del passato idee simili: Franklin Coxworthy (tra il 1848 e il 1890), Roberto Mantovani (tra il 1889 e il 1909), William Henry Pickering ( tra il 1848 e il 1909) . 1907) e Frank Bursley Taylor (1908).

La somiglianza delle formazioni geologiche del continente meridionale aveva portato Roberto Mantovani a ipotizzare nel 1889 e nel 1909 che tutti i continenti fossero stati un tempo uniti in un supercontinente ; Wegener ha notato la somiglianza delle mappe di Mantovani e delle sue proprie delle precedenti posizioni dei continenti meridionali. Nella congettura di Mantovani, questo continente si è rotto a causa dell'attività vulcanica causata dall'espansione termica e i nuovi continenti si sono allontanati l'uno dall'altro a causa dell'ulteriore espansione delle zone di strappo, dove ora giacciono gli oceani. Ciò ha portato Mantovani a proporre una teoria della Terra in Espansione ormai screditata .

La deriva dei continenti senza espansione è stata proposta da Frank Bursley Taylor , che ha suggerito nel 1908 (pubblicato nel 1910) che i continenti sono stati spostati nelle loro posizioni attuali da un processo di "scorrimento continentale", proponendo in seguito un meccanismo di aumento delle forze di marea durante il trascinamento del Cretaceo la crosta verso l'equatore. Fu il primo a rendersi conto che uno degli effetti del moto continentale sarebbe stato la formazione di montagne, attribuendo la formazione dell'Himalaya alla collisione tra il subcontinente indiano con l'Asia. Wegener ha detto che di tutte queste teorie, quella di Taylor aveva più somiglianze con la sua. Per un certo periodo, a metà del XX secolo, la teoria della deriva dei continenti è stata denominata "ipotesi di Taylor-Wegener"

Alfred Wegener presentò per la prima volta la sua ipotesi alla Società Geologica Tedesca il 6 gennaio 1912. La sua ipotesi era che i continenti un tempo avessero formato un'unica massa continentale, chiamata Pangea , prima di rompersi e andare alla deriva nelle posizioni attuali.

Wegener fu il primo a usare l'espressione "deriva dei continenti" (1912, 1915) (in tedesco "die Verschiebung der Kontinente" - tradotto in inglese nel 1922) e a pubblicare formalmente l'ipotesi che i continenti si fossero in qualche modo "allontanati". Sebbene abbia presentato molte prove per la deriva dei continenti, non è stato in grado di fornire una spiegazione convincente per i processi fisici che potrebbero aver causato questa deriva. Suggerì che i continenti fossero stati separati dalla pseudoforza centrifuga ( Polflucht ) della rotazione terrestre o da una piccola componente della precessione astronomica , ma i calcoli mostrarono che la forza non era sufficiente. L' ipotesi Polflucht fu anche studiata da Paul Sophus Epstein nel 1920 e trovata non plausibile.

Rifiuto della teoria di Wegener, 1910-1950

Sebbene ormai accettata, la teoria della deriva dei continenti è stata respinta per molti anni, con prove a suo favore ritenute insufficienti. Un problema era che mancava una forza trainante plausibile. Un secondo problema era che la stima di Wegener della velocità del moto continentale, 250 cm/anno, era inverosimilmente alta. (Il tasso attualmente accettato per la separazione delle Americhe dall'Europa e dall'Africa è di circa 2,5 cm/anno). Inoltre, Wegener è stato trattato meno seriamente perché non era un geologo. Ancora oggi, i dettagli delle forze che spingono le piastre sono poco conosciuti.

Il geologo britannico Arthur Holmes ha sostenuto la teoria della deriva dei continenti in un momento in cui era profondamente fuori moda. Nel 1931 propose che il mantello terrestre contenesse celle di convezione che dissipavano il calore prodotto dal decadimento radioattivo e spostavano la crosta in superficie. I suoi Principi di geologia fisica , che terminano con un capitolo sulla deriva dei continenti, furono pubblicati nel 1944.

Le mappe geologiche dell'epoca mostravano enormi ponti di terra che attraversavano gli oceani Atlantico e Indiano per spiegare le somiglianze di fauna e flora e le divisioni del continente asiatico nel periodo Permiano, ma non riuscivano a spiegare le glaciazioni in India, Australia e Sud Africa.

i fissisti

Hans Stille e Leopold Kober si opposero all'idea della deriva dei continenti e lavorarono su un modello di geosincline " fissista " con la contrazione della Terra che giocava un ruolo chiave nella formazione degli orogeni . Altri geologi che si opposero alla deriva dei continenti furono Bailey Willis , Charles Schuchert , Rollin Chamberlin e Walther Bucher. Nel 1939 si tenne a Francoforte una conferenza geologica internazionale . Questa conferenza finì per essere dominata dai fissisti, tanto più che quei geologi specializzati in tettonica erano tutti fissisti tranne Willem van der Gracht. Le critiche alla deriva dei continenti e al mobilismo sono state abbondanti alla conferenza non solo da parte dei tettonici, ma anche da prospettive sedimentologiche (Nölke), paleontologiche (Nölke), meccaniche (Lehmann) e oceanografiche ( Troll , Wüst ). Hans Cloos , l'organizzatore della conferenza, era anche un fissista che insieme a Troll riteneva che, ad eccezione dei continenti dell'Oceano Pacifico, non fossero radicalmente diversi dagli oceani nel loro comportamento. La teoria mobilista di Émile Argand per l' orogenesi alpina è stata criticata da Kurt Leuchs. I pochi vagabondi e mobilitati alla conferenza si sono appellati alla biogeografia (Kirsch, Wittmann), alla paleoclimatologia ( Wegener, K ), alla paleontologia (Gerth) e alle misurazioni geodetiche (Wegener, K). F. Bernauer ha correttamente equiparato Reykjanes nel sud-ovest dell'Islanda con la dorsale medio-atlantica , sostenendo con ciò che il fondo dell'Oceano Atlantico stava subendo un'estensione proprio come Reykjanes. Bernauer pensava che questa estensione avesse spostato i continenti a soli 100-200 km di distanza, la larghezza approssimativa della zona vulcanica in Islanda .

David Attenborough , che frequentò l'università nella seconda metà degli anni '40, raccontò un episodio che illustrava la sua mancanza di accettazione allora: "Una volta ho chiesto a uno dei miei docenti perché non ci parlasse della deriva dei continenti e mi è stato detto, con scherno, che se avessi potuto provare che c'era una forza in grado di muovere i continenti, allora avrebbe potuto pensarci. L'idea era chiara di luna, sono stato informato. "

Ancora nel 1953, appena cinque anni prima che Carey introducesse la teoria della tettonica a zolle , la teoria della deriva dei continenti fu respinta dal fisico Scheidegger per i seguenti motivi.

  • In primo luogo, era stato dimostrato che le masse galleggianti su un geoide rotante si sarebbero raccolte all'equatore e lì sarebbero rimaste. Questo spiegherebbe uno, ma solo uno, episodio di costruzione di montagne tra qualsiasi coppia di continenti; non è riuscito a spiegare gli episodi orogenici precedenti .
  • In secondo luogo, le masse che galleggiano liberamente in un substrato fluido, come gli iceberg nell'oceano, dovrebbero essere in equilibrio isostatico (in cui le forze di gravità e di galleggiamento sono in equilibrio). Ma le misurazioni gravitazionali hanno mostrato che molte aree non sono in equilibrio isostatico.
  • Terzo, c'era il problema del perché alcune parti della superficie terrestre (crosta) avrebbero dovuto solidificarsi mentre altre parti erano ancora fluide. Vari tentativi di spiegarlo sono naufragati su altre difficoltà.

Strada per l'accettazione

Articolo principale: tettonica a zolle

Dagli anni '30 alla fine degli anni '50, le opere di Vening-Meinesz , Holmes, Umbgrove e numerosi altri delinearono concetti che erano vicini o quasi identici alla moderna teoria della tettonica a zolle. In particolare, il geologo inglese Arthur Holmes propose nel 1920 che le giunzioni delle placche potessero trovarsi sotto il mare e nel 1928 che le correnti di convezione all'interno del mantello potessero essere la forza trainante. Le opinioni di Holmes erano particolarmente influenti: nel suo libro di testo più venduto, Principi di geologia fisica, includeva un capitolo sulla deriva dei continenti, proponendo che il mantello terrestre contenesse celle di convezione che dissipavano il calore radioattivo e spostavano la crosta in superficie. La proposta di Holmes risolveva l'obiezione del disequilibrio di fase (il fluido sottostante non si solidificava a causa del riscaldamento radioattivo del nucleo). Tuttavia, la comunicazione scientifica negli anni '30 e '40 fu inibita dalla guerra , e la teoria richiedeva ancora lavoro per evitare di naufragare sulle obiezioni dell'orogenesi e dell'isostasi . Peggio ancora, le forme più praticabili della teoria prevedevano l'esistenza di confini delle celle di convezione che raggiungevano in profondità la terra, cosa che doveva ancora essere osservata.

Modelli fossili attraverso i continenti ( Gondwanaland )

Nel 1947, un team di scienziati guidato da Maurice Ewing ha confermato l'esistenza di un aumento nell'Oceano Atlantico centrale e ha scoperto che il fondo del fondo marino sotto i sedimenti era chimicamente e fisicamente diverso dalla crosta continentale. Mentre gli oceanografi continuavano a batimetro i bacini oceanici, è stato rilevato un sistema di dorsali medio-oceaniche. Una conclusione importante è stata che lungo questo sistema si stavano creando nuovi fondali oceanici, che hanno portato al concetto di " Great Global Rift ".

Nel frattempo, gli scienziati hanno iniziato a riconoscere strane variazioni magnetiche sul fondo dell'oceano utilizzando dispositivi sviluppati durante la seconda guerra mondiale per rilevare i sottomarini. Nel decennio successivo divenne sempre più chiaro che i modelli di magnetizzazione non erano anomalie, come era stato originariamente supposto. In una serie di articoli del 1959-1963, Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine, Matthews e Morley si resero conto collettivamente che la magnetizzazione del fondo oceanico formava estesi motivi zebrati: una striscia avrebbe mostrato polarità normale e l'adiacente strisce di polarità invertita. La migliore spiegazione era il "nastro trasportatore" o ipotesi di Vine-Matthews-Morley . Nuovo magma dal profondo della Terra sale facilmente attraverso queste zone deboli e alla fine erutta lungo la cresta delle creste per creare nuova crosta oceanica. La nuova crosta è magnetizzata dal campo magnetico terrestre, che subisce occasionali inversioni . La formazione di nuova crosta sposta quindi la crosta magnetizzata, simile a un nastro trasportatore, da cui il nome.

Senza alternative praticabili per spiegare le strisce, i geofisici furono costretti a concludere che Holmes aveva ragione: le spaccature oceaniche erano siti di orogenesi perpetua ai confini delle celle di convezione. Nel 1967, appena due decenni dopo la scoperta delle spaccature oceaniche e un decennio dopo la scoperta delle strisce, la tettonica a zolle era diventata assiomatica per la geofisica moderna.

Inoltre, Marie Tharp , in collaborazione con Bruce Heezen , che inizialmente ha ridicolizzato le osservazioni di Tharp secondo cui le sue mappe confermavano la teoria della deriva dei continenti, ha fornito una conferma essenziale, utilizzando le sue abilità in cartografia e dati sismografici, per confermare la teoria.

prove moderne

Il geofisico Jack Oliver è accreditato di aver fornito prove sismologiche a sostegno della tettonica a zolle che comprendeva e soppiantava la deriva dei continenti con l'articolo "Sismology and the New Global Tectonics", pubblicato nel 1968, utilizzando i dati raccolti da stazioni sismologiche, comprese quelle da lui allestite nel Pacifico meridionale . La moderna teoria della tettonica a zolle , perfezionando Wegener, spiega che esistono due tipi di crosta di diversa composizione: crosta continentale e crosta oceanica , entrambe galleggianti sopra un mantello " plastico " molto più profondo . La crosta continentale è intrinsecamente più leggera. La crosta oceanica si crea nei centri di espansione e questo, insieme alla subduzione , guida il sistema delle placche in modo caotico, con conseguente orogenesi continua e aree di squilibrio isostatico.

Le prove per il movimento dei continenti sulle placche tettoniche sono ora estese. Fossili simili di piante e animali si trovano intorno alle coste di diversi continenti, suggerendo che un tempo erano uniti. I fossili di Mesosaurus , un rettile d'acqua dolce piuttosto simile a un piccolo coccodrillo, trovato sia in Brasile che in Sud Africa , ne sono un esempio; un'altra è la scoperta di fossili del rettile terrestre Lystrosaurus in rocce della stessa età in località dell'Africa , dell'India e dell'Antartide . Ci sono anche prove viventi, con gli stessi animali trovati in due continenti. Alcune famiglie di lombrichi (come Ocnerodrilidae, Acanthodrilidae, Octochaetidae) si trovano in Sud America e in Africa.

Scheletro di mesosauro , MacGregor, 1908

La disposizione complementare dei lati opposti del Sud America e dell'Africa è ovvia, ma è una coincidenza temporanea. In milioni di anni, la trazione della lastra , la spinta della cresta e altre forze della tettonofisica separeranno e ruoteranno ulteriormente questi due continenti. Fu questa caratteristica temporanea che ispirò Wegener a studiare quella che definì la deriva dei continenti, sebbene non visse abbastanza per vedere la sua ipotesi generalmente accettata.

L'ampia distribuzione dei sedimenti glaciali permo-carboniferi in Sud America, Africa, Madagascar, Arabia, India, Antartide e Australia è stata una delle maggiori prove per la teoria della deriva dei continenti. La continuità dei ghiacciai, desunta da striature glaciali orientate e depositi detti tilliti , suggeriva l'esistenza del supercontinente di Gondwana , che divenne un elemento centrale del concetto di deriva dei continenti. Le striature indicavano il flusso glaciale lontano dall'equatore e verso i poli, in base alle posizioni e agli orientamenti attuali dei continenti, e supportavano l'idea che i continenti meridionali si trovassero in precedenza in luoghi drammaticamente diversi che erano contigui l'uno con l'altro.

Guarda anche

Riferimenti

Fonti

link esterno

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