Alfred Wegener a kontinensvándorlásról szóló elméletét 105 évvel ezelőtt 1912. január 6.-án ismertette. A Frankfurti Múzeumban ismertette a Német Földtani Társulat előtt elméletét a Pangea szuperkontinensről, amely év milliók folyamán részekre tagolódott és mozgásuk révén a mai helyükre kerültek. Nagy műve „Die Entstehung der Kontinente und Ozeane” (A kontinensek és az óceánok eredete) 1912-ben jelent meg. A harmadik kiadás 1922-ben jelent meg, amelyet sok nyelvre lefordították. Ezt a művet tekintik a lemeztektonika alapkövének.
Wegener ötletét az akkori szakemberek elutasították, mondván, hogy nem létezik olyan erő, amely a kontinenseket „feldarabolná”, továbbá olyanról sem tudnak, amely „szállítaná” őket. Nem mellékesen meg kell említeni, hogy Wegener végzettségét tekintve nem volt geológus. Talán ez hátráltatta a geológus szakembereket, hogy elfogadják a klimatológus által ismertetett elméletet.
Doktori fokozatát csillagászatból szerezte, de az 1900-as évek elején, mint éghajlatkutató tevékenykedett. Az egyik legjobb meteorológussal dolgozott együtt, Vladimir Köppennel. Ennek ellenére maradandót a lemeztektonika kidolgozásában érte el. Mindössze egyetlen lelkes támogatója volt kontinensvándorlás elméletének Alexander L. Du Toit a Johannesburgi Egyetem geológus professzora.
Wegener elmélete számos kérdést hagyott nyitva. Ezek közül az egyik legfontosabb az elmélet bizonyítása. A 20. század elején a Wegener által feltett kérdésekre válasz nem érkezett, majd csak a 20. század közepe táján kapnak végső választ kérdéseikre, amelyet a kételkedők is elfogadnak. A válasz úgy érkezett, hogy a Challenger angol kutatóhajó elkezdi az óceán aljzatának fúrását.
1. ábra Die Entstehung der Kontinente und Ozeane” (A kontinensek és az óceánok eredete) 1929-as kiadásának borítója.
Szeizmológiai ismeretek
A földrengések nemcsak szörnyű természeti katasztrófák a felszínen, hanem betekintést enged a Föld belsejébe is. Egymástól függetlenül két geofizikus Wadati és Bonieff 1954-ben felfedezte a lemezhatárokat, mégpedig szeizmikus aktivitások alapján. A modern tudományos szeizmológiai módszerekkel azt is lehet rekonstruálni, hogy milyen gyorsan mozogtak a kontinensek. Ezen lehetőség birtokában rekonstruálták, hogy milyen gyorsan haladt India Eurázsia irányába. A kontinens 140 millió évvel ezelőtt szakadt le Gondwana keleti részéről és évenként 2 cm sebességgel mozgott, úgy nevezve rotált a kontinens irányába. Ezen elméletét a szigetekre is alkalmazta, miszerint az Atlanti-hátság víz fölé emelkedő részei Izlandhoz és az Azori-szigetekhez hasonlóan szigeteket képeznek, amelyeket Wegener a mai Atlanti-óceán két oldalát szegélyező kontinensek szétválása során visszamaradt anyagból állónak tekintett. Az olyan szigetláncok, mint a Karib-tengert szegélyező Antillák vagy Japán és a Csendes-óceánt nyugati részének több szigeteivel, a kontinensek általános nyugati irányú sodródása során levált és visszamaradtnak, és a kontinensek anyagának tekintette.
A vándorlás elméletének gondolata azért is volt fontos, mert a köztudatban egy régi, idejétmúlt felfogás élt a szárazföldek formakincseinek kialakulásáról. A híres angol fizikus, Isaac Newton 1681-ben vetette fel a zsugorodási elméletét, amelynek alapja az volt, hogy a Föld belsejéből forró gázok törtek fel, így a földgolyó lelaposodott, ill. összezsugorodott, ami után a felső részek, azaz a felszín megszilárdult. Sokáig ezt tekintették a hegységképződés alapelvének, de nem mindegyik földtudománnyal foglalkozó szakember számára volt hihető ez az elképzelés. Wegener számára sem tűnt hihetőnek, és a lemeztektonika ismereteivel felvértezve, felvetette azon elképzelését, miszerint Amerika nyugati partvidékén az Andoktól Alaszkáig sorakozó hegységeket a földkéreg gyűrődéseiként értelmezze, amelyeket a szárazföldi táblák nyugat felé elmozdulása során fellépő feszültség hoz létre. Hasonlóképp jöttek létre az Új-Guinea hegységei is, szerinte az Ausztrál és Új-Gunieai lemez észak felé mozgása során jöttek létre. Ázsia hegységei a Himalájától egészen a Tien-Sanig India észak felé nyomulása során emelkedtek a magasba.
Fúrások az óceáni aljzatba
Az igazi áttörést azonban a 60-as években induló óceáni fúrási programok hzták. Korábban nem végeztek fúrásokat az óceáni aljzatba, csupán csak mágneses méréseket, a tengerfenék topográfiai vizsgálatával egyetemben. Ennek segítségével fedezték fel az óceánközépi hátságokat, valamint a mágneses polarizációra megfelelő párhuzamos sávozást a hátság mindkét oldalán. A fúrás viszont ellent mondott Wegener elméletének három tekintetben is. Az első az, hogy egyetlen magminta sem volt idősebb 200 millió évesnél, mind fiatalabb volt, mint amiket elméletében felvázoltak. A kontinentális pajzsok ellenben több mint négy milliárd évesek is lehetnek (lásd Kanadai-pajzs, Balti-pajzs stb.).
Másodsorban a fúrások segítségével kimutatható, hogy az óceánközépi hátságok közelében fekvő aljzatok fiatalok. Az életkor fordítottan arányos a távolságával, vagyis minél nagyobb a távolság az óceáni lemezen, annál idősebb az aljzat.
Harmadsorban az óceáni aljzat felső rétegének (fekü) üledéke minden esetben magmás kőzet, sohasem üledékes kőzet.
Ez is magyarázza azon elméletet, hogy a Föld felső-köpenyéből olvadt kőzet nyomul a felszínre a hátság tűzhányóiból. És ez válasz lehet arra is, hogy nem a kontinensek sodródnak, hanem a lemezek „úsznak” a köpeny felső részén.
A lemeztektonika geodinamikája
A Wegener elmélet a ’60-as évek második felében került helyes kontextusba, vagyis a kontinensek és az óceánok együttesen mozognak, mint litoszféra lemezek, de a kontinentális lemezek gyorsabban mozognak, mint kisebb sűrűségű, könnyebb lemezek. Ezek a lemezek a földtörténeti múltban folyamatosan mozogtak, hol összeütköztek, hol szétszakadtak, ezekhez a folyamatokhoz kapcsolhatóak a földrengések is, valamint a vulkáni működések.
A nagy mélységben hatalmas nyomás uralkodik, amely magas hőmérsékletet indukál, ezáltal a Föld külső magja képlékeny és mozog (dinamó effektus, magnetoszféra létrejötte), továbbá a köpeny is a hő miatt képlékeny, amelyben a superplume áramlás segítségével a hőt cserélnek a felső és alsó rétegek. A további hőt a radioaktív anyagok bomlása biztosítja a köpenyben.
2. ábra A Föld keresztmetszete az új globális geodinamikai modell illusztrálására (Courtillot et al., 2003)
A lemeztektonika csendes forradalma
A klasszikus fogalmat tekintve a lemeztektonika, a merev lemezek egy mechanikus folyamatát mutatja be mozgásról és ütközésről. A legújabb kutatási eredmények szerint, amelyet a Potsdami Geo Kutatási Centrum (GFZ) munkatára Onno Oncken is alátámasztott, hogy a lemeztektonika egy önszabályozó rendszer, amelyben kölcsönhatások játszódnak le. A professzor véleménye szerint a kontinensvándorlás nem egy klasszikus mechanikus rendszer, hanem egy bonyolult visszacsatolási rendszer.
A kölcsönhatások összetettebbek a kőzetrétegek és a földkéreg között, mint azt eredetileg gondolták. A forró kőzet olvadék utat tör magának a rétegek között és ott megakad, így a rossz hővezető litoszféra nem tudja elvezetni az ott rekedt hőt és mint egy hegesztőpisztoly repedéseket indukál a rideg litoszféra lemezek közt. Így történhetett a Gondwana kontinens szétesése 140-130 millió évvel ezelőtt. A déli szuperkontinensnek először a keleti (India, Antarktisz, Ausztrália) része szakadt le, majd ezt követően a nyugati (Dél-Amerika, Afrika) része is. Abban az időben vált külön kontinensé Afrika és Dél-Amerika, amely az időelteltével is megőrizte körvonalait, amely a 20. század elején Wegenernek is feltűnt.
3. ábra A két kontinens szétválása (Dél-Amerika és Afrika). (Wegener, A. 1912)
Alfred Wegener és tudományos kapcsolata a magyarokkal - Látnokok és mesteremberek
Vajon hogyan került kapcsolatba Wegener-elmélete a magyarokkal? Őszintén megfogalmazva csak egyetlen magyar tudóssal került kapcsolatba, még pedig báró Eötvös Lóránd Ágostonnal. A neves fizikus 1848. július 27-én született Budán. Felsőfokú tanulmányait a kor hagyományainak engedve jogászként abszolválja. Azonban nem kötötték le a jogi tanulmányok, ezért engedett megrögzött vágyának, hogy "külföldi egyetemen, jó tanárok vezetése alatt" megismerkedhessen a természet világával és az abban lejátszódó fizikai törvényekkel. Tanulmányait Heidelbergben folytatja 1867-ben. Olyan nagyágyúk tanították, mint Helmholtz, Bunsen, Kirchhoff. Így tett szert kiváló fizikai (és kémiai) ismeretekre.
Eötvös Lóránd (1848-1919)
Eötvös a torziós inga, és a gravitációs mező mérésén kívül nagy figyelmet szentelt a Föld orbitális pályaelemeinek (Föld forgása tengelye kerül és tengelydőlése) változására és hogy azok hogyan is befolyásolják a kontinentális szárazulatokat.
Azt az eredményt kapta, hogy a gravitáció és a centrifugális erőnek köszönhetően a Föld forgása és az Egyenlítő környéki kiöblösödése egy nagyon csekély erőhatást indukál, ami a kontinentális táblákat az Egyenlítő felé lökdösi.
Eötvös ezen teóriáját használta fel Alfred Wegener, hogy magyarázza új elméletét a lemezek mozgásáról. A sarki taszítóerő felhasználásával sikerült választ kapni a Gondwanára és a Laurázsiára, majd a Pangea szuperkontinensre.
Kezdetben Wegener-elmélete hasonló fogadtatásban részesült Magyarországon, mint globálisan a Föld többi országában. Hiába találtak számos ponton egyezést a kontinensvándorlás és az élővilág elterjedése között, nem fogadták el, mert Wegener nem volt mesterember a földtanban. Ő csak egy meteorológus volt. Lee Smolin neves fizikus észrevételével élve a mesterek és a látnokok máshonnan érkeznek az adott tudományba. A mesterek azért kezdenek foglalkozni a tudománnyal, mert az iskolában kimagasló eredményeket értek el valamely tantárgyból. Ezzel szemben a látnokok egészen mások. Ők álmodozók. Azért kezdenek tudománnyal foglalkozni, mert kérdéseik vannak, amelyekre a tankönyvekből nem kapnak választ. A definíció szerint a látnokok olyan rendkívüli, független és motivált egyének, akik annyira elköteleződnek a tudomány iránt, hogy akkor is művelik, ha nem tudják fenntartani magukat, vagy esetleg üldözöttségnek teszik ki magukat. A történelemben számos ilyen „látnok” létezett a természettudományokban. Ha Ők nem lettek volna tudósok, akkor művésznek, esetleg írók lettek volna.
És mégis mozog a Föld
Ha visszatekintünk Wegener kutatás tevékenységére el kell ismernünk, hogy nagy jelentőségű volt. Ő felhasználta a földtudományok valamennyi segédtudományát (éghajlattan, őslénytan, kőzettan stb.), annak érdekében, hogy igazát bizonyítsa. A könyvének kiadása után Wegener elméletét gúnyosan fogadták. A csekély támogatás valósággal ártott szakmai előmenetelére. Ennek köszönhetően sokáig nem is foglalkozott senki sem a Wegener által nyitva hagyott kérdésekkel (éghajlatváltozás, a fajok földrajzi eloszlása, ill. kontinensvándorlás). A szakma nagy öregjei ugyan nem foglalkoztak a kérdésekkel, ezzel szemben az „amatőrök” kedvet kaptak hozzá és végül az eddiginél is szenzációsabb elméletek születtek.
4. ábra Térkép a lemezek mozgásáról
Akár hogyan is nézzük, Wegener elmélete kiindulási pont volt, amely forradalmat jelentett a földtudomány komplex fejlődésében. Napjainkban is hasonló – igaz – csendes forradalom zajlik a lemeztektonika berkeiben, és az új kutatások során már tisztában lehetünk azzal, hogy bolygónk egy teljes rendszert alkot.
A cikk az Élet és Tudomány, LXVII. Évfolyam, 16. szám, pp. 496-499. megjelent, Wegenerrel az úszó földrészek nyomában. És mégis mozog a Föld. című írás bővített változata.
Irodalom:
- Courtillot, Vincent – Davaille, A. – Besse, J. – Stock, J. (2003): Three Distinct Types of Hotspots in the Earth’s Mantle. Earth and Planetary Science Letters. 205, 295–308.
- Sullivan, W. 1985: A vándorló kontinensek. – Gondolat kiadó, 388 p.
- Vom Kopf auf die Füße gestellt: 100 Jahre Kontinentaldrifttheorie. Die moderne Plattentektonik und das Bild der Erde.
- Wegener, A. 2005: Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. – G.B.V. Berlin, Stuttgart, 481 p.
- Kuhn, T. 1962: A tudományos forradalmak szerkezete. - Gondolat kiadó
- Lambrecht K, 1926: Az Ősvilági élet. - Franklin Társulat
- Smolin L. 2011: Mi a gubanc a fizikával. - Akkord kiadó
