Tectonica de plăci neortodoxă

Teoria migrației continentale a lui Alfred Wegener a revoluționat științele pământului, dar publicarea ipotezei sale, după 1912, a durat încă jumătate de secol pentru a înțelege procesele majore. Pe scurt, pământul „plutește și plutește” pe stratul vâscos de sub astenosferă, sfâșiat în plăci de acoperire cu roci. Plăcile se îndepărtează una de cealaltă, oceanele se deschid, altele se apropie, se ciocnesc, munții se ridică, altundeva crusta oceanică aflată în continuă dezvoltare suferă și se contopeste în manta.

Așa a devenit tectonica plăcilor noua ortodoxie, deoarece s-a dovedit atât de reușită încât aproape toată lumea a devenit obsedată de mișcările orizontale, spune Nicky White, geolog la Universitatea din Cambridge. Dar acesta este întregul adevăr?

Americanul Jason Morgan a fost unul dintre primii care a găsit un „defect” în teorie în anii 1970: de ce există vulcanism în Insulele Hawaii, departe de granițele plăcii Pacificului? Conform liniei tectonice a plăcilor, scoarța este mai slabă decât în altă parte și permite materialului fierbinte să se ridice pasiv din manta.

Morgan a reînviat teoria geofizicianului canadian John Tuzo Wilson conform căruia un panou de mantă cu o temperatură mai mare decât împrejurimile sale izbucnește activ la suprafață de la o adâncime de mii de mile în partea de jos a mantalei. El a înfruntat valul cu asta și a durat până în anii ’80 înainte ca alții să-și dea seama că era pe drumul cel bun.

Punctul de cotitură a venit atunci când valurile cutremurului au făcut posibilă dezvăluirea a ceea ce se întâmpla în adânc. Această imagine arată o manta de pământ foarte complexă și dinamică, inclusiv faptul că există două mase fierbinți și dense, expansive de material în partea de jos a mantei: una sub Pacificul de Sud și cealaltă sub Africa. Fiecare are mii de kilometri în diametru și pare să aibă o masă fierbinte de material numită superplan care se îndreaptă spre suprafață.

Cu toate acestea, nu este clar cum funcționează aceste mecanisme. Conform tectonicii plăcilor, în zonele de cădere, materialul scufundat în manta este regenerat și returnat la suprafață în timpul vulcanismului. Astăzi, însă, cercetătorii suspectează că o parte din materialul căzut va cădea în cele mai adânci regiuni ale mantalei și apoi se va întoarce de acolo. Întrebarea este cum?

Cercetătorul german Bernhard Steinberger a arătat recent prin simulare că, dacă o bucată de foaie căzută este aruncată la limita dintre manta și miez, aceasta poate apuca mase de material. Când întâlnesc o așa-numită grămadă termochimică, încep să se dezvolte grămezi de material care cresc din ce în ce mai mult.

Cercetătorii de la Universitatea din Hawaii au modelat ce se întâmplă atunci când o placă de piatră se mișcă într-o direcție și materialul de sub manta se deplasează în cealaltă. S-a constatat că, dacă acest efect de „forfecare” apare în cazul în care densitatea învelișului sau grosimea plăcii de deasupra acestuia variază, poate provoca topirea și creșterea materialului învelișului. Conform modelului, un astfel de efect de forfecare apare în locuri îndepărtate de limitele discului.

Dacă dinamica adâncurilor pământului prevalează atât de mult în modelarea suprafeței, în mod evident a fost așa și în trecut. Dar, în timp ce fosilele și rocile sugerează modul în care amplasarea plăcilor sa schimbat în timp, imagistica seismică arată doar procesele prezentului.

White și grupul său au descoperit anul trecut un fenomen remarcabil în largul coastei Scoției. Pe baza valurilor de cutremur, s-a stabilit că un peisaj vechi de 55 de milioane de ani, cu topografie diversă și rețea de râuri, este îngropat sub straturi sedimentare tinere. S-a demonstrat că această zonă se afla odată la un kilometru deasupra nivelului mării și apoi la cca. a fost reîngropat peste un milion de ani.

Un proces atât de rapid este de neconceput pe baza tectonicii plăcilor. Albul presupune că o creștere a materialului fierbinte a provocat proeminența. Mișcările verticale pot explica, de asemenea, cutremurele din Vestul Mijlociu al SUA: mișcările descendente ale mantalei ar fi putut slăbi crusta atât de mult încât cutremurele să poată izbucni.

Susținătorii noii tendințe în tectonică au așteptări mari față de programul Earthscope de lungă durată din America de Nord, care va oferi o imagine mai detaliată a proceselor mantalei ca niciodată. Desigur, adevăratul ar fi dacă ar putea face totul la scară globală.