Store opdagelser: Pladetektonik - den dynamiske Jord
»I dag mener mange forskere i geovidenskaberne, at der er foregået en videnskabelig revolution i deres fag”, skrev geofysikeren John Tuzo Wilson i 1968. Han henviste til den såkaldte pladetektoniske revolution, som han havde ydet vigtige bidrag til, og som skabte et nyt billede af Jorden.

Pladetektonik. Hvor de enorme landplader støder sammen, opstår der sprækker i jordskorpen og magma vælter op fra Jordens indre. (Foto: Magma fra Jordens indre. iStockphoto)

 

Efter 1970, da den pladetektoniske teori i det væsentlige var accepteret, var geologien ikke længere, hvad den havde været.

Traditionelt er geologi en beskrivende og historisk feltvidenskab, men efter 1970 udviklede den sig til en forklarende videnskab efter fysikkens mønster.

Den klassiske geologi blev indordnet under et nyt og større forskningsområde, der var domineret af fysiske metoder og teknikker, herunder en udstrakt brug af matematik. Pladetektonikken bekræftede og udbyggede et tidligere forsøg på at revolutionere de geologiske videnskaber.

Men mens dette forsøg, teorien om kontinentaldrift, ikke lykkedes, har pladetektonikken, dens arvtager, vist sig at være en stor og varig succes. Den har for længst opnået status af et paradigme, et selvfølgeligt grundlag for studiet af jordskorpens struktur og udvikling.

Der var ingen global teori om Jordens udseende

I starten af det 20. århundrede var der ingen alment anerkendt global teori for, hvorfor jordskorpen ser ud, som den gør.

Hvorfor er der lange bjergkæder nogle steder, og flade ørkenområder andre steder? Hvorfor er kontinenterne adskilt af store have? Hvorfor er dannelsen af bjerge kun foregået i bestemte geologiske perioder?

For at besvare disse og lignende spørgsmål foreslog den østrigske geolog Eduard Suess (1831-1914) i slutningen af 1800-tallet, at Jorden trækker sig sammen.

Fakta

 

Denne artikel stammer fra bogen '50 opdagelser - Højdepunkter i naturvidenskaben'. Bogen bringes i samarbejde med Aarhus Universitetsforlag. Køb bogen her

 

Ifølge denne såkaldte kontraktionsteori var vertikale geologiske forskydninger årsag til de drastiske processer, der gennem lange tidsrum havde dannet Jordens overflade. Inden for teoriens ramme var der ikke plads til horisontale forskydninger af landmasserne.

Kontraktionsteorien var en ambitiøs ide

Med Jordens gradvise afkøling og sammentrækning var der blevet dannet en fast skorpe, som under yderligere sammentrækning var brudt sammen og havde foldet sig som bjergkæder – omtrent som rynker på et gammelt æble.

Kontraktionsteorien var en ambitiøs og global teori for hele Jordens udseende, men omkring 1910 nød den ikke længere bred tilslutning. Blandt problemerne var, at den på afgørende vis var baseret på hypotesen om en gradvis afkølende Jord.

Mens denne hypotese tidligere havde været anset som nærmest en selvfølgelighed, viste nyere studier af radioaktive stoffers bidrag til Jordens energibalance, at Jorden næsten ikke havde gennemgået den formodede afkøling.

Der skulle tænkes i nye baner

Med kontraktionsteoriens krise var det tid til at tænke nyt, at overveje nye forklaringer på Jordens fysiognomi.

Ind kommer ideen om landmassernes horisontale bevægelser. Tanken vandt genklang omkring 1912, da den blev formuleret som en omfattende og velbegrundet teori, et alternativ til såvel kontraktionsteorien som ideen om en permanent eller statisk Jord.

Ophavsmanden var den unge tyske meteorolog, geofysiker og astronom Alfred Wegener (1880-1930), der faktisk ikke var uddannet geolog.

Wegeners teori regnes som en klassiker

San Andreas Fault omkring Californien er en forkastning mellem Stillehavspladen og Den Nordamerikanske Plade. Den 1.000 km lange forkastningszone forskyder sig med næsten 6 cm om året, hvilket udløser hyppige jordskælv i området. (San Andreas Fault. Corbis/Polfoto. Foto: Roger Ressmeyer)

Han havde skrevet doktordisputats om et astronomihistorisk emne, deltaget i Danmark-ekspeditionen til Nordøstgrønland i 1906-08, og i øvrigt specialiseret sig i den øvre atmosfæres fysiske og kemiske forhold.

Det var derfor med denne noget usædvanlige baggrund, at han som 32-årig fremførte sin teori om kontinentaldrift, hvis hovedbudskab var, at jordoverfladen er et vældigt dynamisk system, der engang havde set helt anderledes ud.

I 1915 gav han en fuld fremstilling af sin teori i Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (Kontinenternes og Havenes Opståen), der i dag regnes for en klassiker i geologihistorien.

 

Landmasserne havde været samlet i et superkontinent

Wegeners afsæt var påstanden om, at alle landmasser for mere end 300 millioner år siden havde været samlet i et superkontinent, 'Pangæa', der engang i dinosaurernes æra (Mezosoikum) var brudt op, i første omgang i det nordlige 'Laurasien' og det sydlige 'Gondwanaland'.

De nuværende kontinenter var resultatet af en langsom forskydning af landsoklerne, som stadig foregår – og som vil få fremtidens Jord til at være ganske anderledes end den, vi kender i dag.

Wegeners afgørende tanke var således, at kontinentalsoklerne havde været og stadig er i horisontal bevægelse.

 

Teorien om kontinentialdrift var en provokation

Efter 1. Verdenskrig, da teorien om kontinentaldrift blev almindelig kendt, vakte den stor interesse, men blev også opfattet som kontroversiel, ja endda som en provokation.

Alfred Wegener, grundlæggeren af teorien om kontinentaldrift, i Grønlands barske natur. Billedet fra november 1930, hvor Wegener ses sammen med Rasmus Villumsen (1907-1930), er det sidste af ham. (Foto: Archive for German Polar Research/Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research)

Blandt avantgardistiske kredse i 1920'ernes Europa blev Wegeners 'mobilistiske' teori for Jorden set som en velkommen provokation, et udtryk for samme modernistiske tidsånd, man begejstredes for i Einsteins relativitetsteori, Picassos kubisme og Freuds psykoanalyse.

Den modeprægede fascination blev dog ikke delt af de mere jordbundne (!) geologer. Medvirkende til den kølige og nogle gange deciderede fjendtlige modtagelse af Wegeners teori var, at han ikke var uddannet i hverken geologi eller palæontologi.

Kritikere mere end antydede, at han simpelthen ikke var fagligt kvalificeret til at udtale sig om, hvad der retteligen var et geologisk spørgsmål.

 

Teorien havde brug for bekræftende observationer

Wegener var naturligvis klar over, at hans teori måtte begrundes ud fra observationer, og han henviste da også til et bredt spektrum af data, fra kontinenternes geometriske form til påfaldende ligheder mellem deres geologiske forhold og plante- og dyreliv.

I Nordamerika fandtes der for eksempel snegle, der var i slægt med europæiske snegle. Tilsvarende, kulformationerne omkring Pennsylvania i USA mindede bemærkelsesværdigt om tilsvarende områder i Belgien og det nordlige Frankrig.

Antydede den slags ligheder ikke, at de to kontinenter engang havde været sammenhængende?

Et mere slagkraftigt argument var, at Wegeners analyse af geodætiske data fra Grønland viste, at den store ø rent faktisk bevægede sig i vestlig retning, i overensstemmelse med driftteoriens forudsigelse.

 

Teorien manglede evidens og var imod fysikkens love

Spændingerne i Jordens overflade resulterer jævnligt i store jordskælv, som her i Filippinerne fra starten af 2012. (Jordskælv. EPA. Foto: Dennis M. Sabangan.)

De mange og forskelligartede argumenter var dog ikke nok til at overbevise det skeptiske flertal af geologer og geofysikere. Blandt deres alvorligste indvendinger var, at der ganske manglede en fysisk forklaring på de enorme kræfter, der var nødvendige for kontinentaldriften.

Hvordan skulle kontinenternes granitmasser dog kunne pløje sig gennem havbundenes massive basaltklipper? Wegener måtte indrømme, at han ikke havde noget godt svar, og det svækkede yderligere tilliden til hans teori.

Ifølge den ledende engelske geofysiker Harold Jeffreys (1891-1989) manglede teorien ikke blot overbevisende empirisk evidens, den var også i modstrid med noget så helligt som fysikkens love. Han afskrev den derfor som en 'umulig hypotese'.

 

Nye opdagelser fik teorien til at genopstå

En lang og til tider ophidset debat betød, at man senest omkring 1940 næsten havde opgivet teorien om kontinentaldrift. Ikke blot virkede den ikke overbevisende, den blev heller ikke udviklet i en sådan grad, at den kunne levere nye forudsigelser.

Den syntes at være kørt fast, at være en fejltagelse. En geologistuderende fra 1950'erne ville ikke finde Wegeners teori omtalt i sine lærebøger eller høre om den i sine forelæsninger.

Når teorien for kontinentaldrift vendte tilbage fra de døde teoriers rige, skyldtes det ikke et forsøg på at rehabilitere teorien, men snarere nye opdagelser, som ganske utilsigtet viste sig at støtte en modificeret version af Wegeners hypotese. 

 

Havbundens oceanrygge og -rifter blev udforsket

Vi skal ned på havets bund.

New Zealand er dannet ved, at to kontinentalsokler stødte sammen, hvorved landets bjerge og vulkaner blev til.

Størstedelen af jordoverfladen er hav, men før 1950'erne var havbunden geologisk set næsten et terra incognita.

Denne situation ændredes i årene omkring 1960, efter at en stor del af havbundens store netværk af oceanrygge (undersøiske bjergkæder) og oceanrifter (kløfter) var blevet udforsket.

Man mente nu, at den midtatlantiske oceanryg befandt sig over en gigantisk spalte i Jordens skorpe, hvorfra varmt basaltisk materiale af samme form som det vulkanske magma steg op.

 

Havbunden førte kontinenterne med sig

Gennembruddet i en ny form for driftteori kom i 1962-63, i første omgang med den amerikanske geolog Harry Hess (1906-1969), der i artiklen History of Ocean Basins (Oceanbundenes Historie) fra 1962 fremlagde sin teori for oceanbundsspredning.

Ifølge denne teori indgik havbunden i et vældigt cyklisk forløb, hvor den hele tiden forsvandt og blev gendannet. Fra rifterne kommer varmt materiale, der danner nye oceanbundsskorper, og den gamle skorpe ændres til kappemateriale i de dybe oceangrave.

Hess' nye teori gav et overraskende svar på et problem, der havde plaget driftteorien gennem næsten 40 år, nemlig hvordan kontinenterne kunne bevæge sig gennem oceanbundsskorpen.

Ifølge Hess var det et pseudoproblem, for kontinenterne bevægede sig ikke gennem oceanbunden, de bevægede sig med den. Den bevægende oceanbund førte kontinenterne med sig.

 

Magnetfelter blev 'indefrosset' i størknet lava

Jordoverfladen består af vældige land- og havbundsplader i langsom bevægelse, et billede Wegener ville have nikket genkendende til. (Pladetektonik. Grafik af Scott Nash. )

Heller ikke Hess' teori om oceanbundsspredning vandt umiddelbar tilslutning, selv om den viste sig at stemme overens med palæomagnetiske målinger, det vil sige målinger af magnetfelter, som i fortiden var blevet 'indefrosset' i den størknede lava, der på den måde kunne fungere som et slags fossilt kompas.

Palæomagnetisme var også kendt på Wegeners tid, men det var først i 1950'erne, at det blev et omfattende forskningsfelt, som antydede horisontale landforskydninger.

I løbet af et par år fremkom yderligere evidens, som stærkt støttede Hess' teori og endda viste en drifthastighed af oceanbundssoklerne på overraskende cirka 5 centimeter om året.

I slutningen af 1960'erne talte beviserne for den reviderede kontinentaldriftteori, hvad der nu blev kaldt den pladetektoniske teori, deres klare sprog. Revolutionen var en realitet: En ny form for geovidenskab var født.

 

Russerne fandt pladetektonik politisk ukorrekt

I praksis tog det dog nogen tid for revolutionen at slå igennem, og tiden varierede fra land til land.

I Danmark blev det første universitetskursus i pladetektonik afholdt i 1973, mens det i andre lande, især i den kommunistiske del af verden, tog længere tid at acceptere det nye billede af en dynamisk Jord.

Det tog særlig lang tid i Sovjetunionen, da flere russiske geologer opfattede teorien som politisk ukorrekt og i modstrid med den dialektiske materialisme.

 

Jordens historie er blevet omskrevet

Jordens tidlige historie har efter pladetektonikken ændret sig voldsomt og på en måde, der har træk til fælles med Wegeners gamle teori.

For en milliard år siden var alle de store jordplader samlet i superkontinentet 'rodinia', der for cirka 600 millioner år siden blev adskilt i otte kontinenter.

Efter 300 millioner år samledes de igen til superkontinentet pangæa, og da det brød op efter yderligere 100 millioner år, dannedes laurasien og gondwanaland, omtrent som Wegener havde forestillet sig.

Med den sejrende pladetektonik fulgte ikke blot en omskrivning af Jordens historie, men også af geologiens nyere historie, nu med en rehabiliteret Wegener i en hovedrolle.

Wegener selv oplevede desværre ikke sin forsinkede triumf. Han døde allerede i 1930, frosset ihjel under en ekspedition i Grønland.

Seneste ForskerZonen