La Terra si muove

Alfred Wegener era un meteorologo tedesco che, nel 1910, lavorava all'Università di Marburgo. Quell'anno, a Natale, regalarono l'ultima edizione di un atlante a colori al suo compagno di stanza. 

Mentre i due studiavano le belle carte geografiche, a Wegener sovvenne un pensiero: "La costa est del Sud America non combacia con la costa ovest dell'Africa come se in passato fossero state in contatto?". Wegener fu così illuminato da questa rivelazione che decise di cominciare a cercare prove che la confermassero.

La Terra si muove
"ipotesi di Wegener"

Nel 1912 si sentiva abbastanza fiducioso da tenere la prima conferenza sull'argomento, pubblicando poi, nel 1915, "L'origine dei continenti e degli oceani". Il libro descriveva in dettaglio le ampie prove che aveva raccolto a sostegno della sua teoria, secondo cui durante l'ultima parte dell'era paleozoica (circa 350 milioni di anni fa) tutti i continenti erano raggruppati insieme in un enorme supercontinente che chiamò Pangea. Quando la Pangea cominciò a disgregarsi, i continenti andarono lentamente alla deriva, arrivando infine alle posizioni attuali. Alcune delle prove più convincenti venivano dai dati paleontologici. Non solo la flora tropicale degli strati di carbone osservata da Pepper contrassegnava l'equatore della Pangea, ma si appurò che le felci glossopteridi del Permiano, che crescevano in un clima polare, si concentravano attorno al polo sud della Pangea.

Morene, depositi glaciali e altri resti lasciati dai ghiacciai permiani mentre si ritiravano, che erano altrimenti inesplicabilmente dispersi per vari continenti, si spiegavano immaginando che tutti i continenti fossero coperti da una calotta glaciale perché si trovavano al polo sud. Altre prove erano date dai rettili, dai lombrichi e da altri organismi. La distribuzione dei lombrichi sembrava particolarmente significativa perché non nuotano e non volano. Come avrebbero potuto disperdersi per il mondo se un tempo i continenti non fossero stati uniti? Sia in Gran Bretagna sia in America le idee di Wegener furono accolte con incredulità e scetticismo.(science)

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La Tettonica oggi

La litosfera attuale è divisa in otto grandi placche e in molte più piccole. La loro velocità media è di circa 4 centimetri all'anno, più o meno la stessa a cui crescono le unghie. 

La cosa ancora non del tutto chiara, però, è perché alcune placche vadano più veloci di altre. In genere il fenomeno inizia con un riscaldamento alla base della crosta continentale, che la fa diventare più deformabile e meno densa. Dato che gli oggetti più densi salgono rispetto a quelli meno densi, l'area riscaldata diventa un'ampia cupola.

Via via che la crosta si gonfia, si formano delle fratture che gradualmente diventano fosse tettoniche che cominciano a dividere il continente. A un certo punto tra i frammenti continentali emerge materiale basaltico che li allontana ulteriormente fino a formare un oceano come l'Atlantico.

Con il tempo, un oceano antico come il Pacifico comincia a chiudersi. Le placche oceaniche scendono sotto i continenti formando un'enorme fossa, o zona di subduzione, profonda fino a 10 chilometri. Quando le immani lastre si addentrano nel mantello, alla superficie si hanno spesso terremoti profondi. I sedimenti in precedenza sul fondo dell'oceano cominciano a riscaldarsi, fondendosi e ascendendo all'interno della crosta fino a formare catene di vulcani lungo il bordo del continente.

La "cintura di fuoco" attorno al Pacifico, per esempio, è provocata dalla spinta della crosta oceanica sotto i continenti. Quando i continenti collidono tra loro, come quando circa 50 milioni di anni fa l'India finì contro l'Asia, si innalzano possenti catene montuose come l'Himalaya. In altri luoghi, come la faglia di Sant'Andrea, dove i continenti sfregano l'uno contro l'altro, terremoti meno profondi possono provocare danni immani in superficie. Per la fine degli anni Sessanta si era compiuta una rivoluzione in campo geologico, comparabile con quella avviata da Darwin cento anni prima in ambito biologico, quando propose la sua teoria dell'evoluzione. Oggi la grande teoria unificante della tettonica delle placche, come è chiamata oggi la deriva dei continenti, spiega praticamente ogni fenomeno geologico noto.(science)

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Le strisce magnetiche | La loro importanza si chiari' negli anni '60

Nel 1962 Harry Hess, all'epoca direttore del dipartimento di geologia dell'Università di Princeton, negli Stati Uniti, avanzò un'ipotesi stupefacente.

L'espansione dei fondali oceanici, come fu chiamata la teoria di Hess, prevedeva che, via via che "sezioni in sollevamento delle celle di convezione del mantello" sgorgavano dalle profondità al di sotto delle dorsali medio-oceaniche, il nuovo materiale spingesse via il precedente in modo tale che metà si allontanasse da una parte della dorsale e metà dall'altra, ampliando così lievemente l'oceano. Prima o poi il flusso iniziale si sarebbe ritrovato a migliaia di chilometri dalla dorsale. I due continenti, un tempo uniti, sarebbero finiti a grande distanza. Inoltre, anziché avere continenti che arrancavano sulla crosta oceanica come proposto da Wegener, Hess li descriveva trasportati su un nastro trasportatore dato dai moti convettivi del mantello. Menzionò solo di sfuggita il lavoro di Holmes, precedente di 35 anni.

CODICE A BARRE DELLA TERRA 
L'importanza delle strisce magnetiche del fondo dell'oceano si chiarì grazie a due geofisici britannici, Fred Vine e il suo relatore di dottorato a Cambridge, Drummond Matthews. Nel 1963 ipotizzarono che se l'espansione dei fondali oceanici si svolgeva come immaginava Hess, le strisce dovevano rappresentare il ribaltamento periodico del campo magnetico terrestre, fossilizzato nei basalti via via che fluivano lentamente dalla dorsale medio-oceanica. Nel corso di milioni di anni l'orientamento del campo magnetico terrestre era rimasto registrato come un codice a barre. Nel gennaio dello stesso anno il canadese Lawrence Morley propose una spiegazione simile, ma il suo lavoro fu respinto dai giornali scientifici perché considerato troppo discutibile.

Nel 1965 venne svolto un nuovo studio magnetico della dorsale Juan de Fuca nel Pacifico nordorientale. Vine correlò i dati con i tempi delle inversioni magnetiche nella lava sulla terraferma e calcolò le epoche delle inversioni sul fondo marino. Fu immediatamente evidente che le rocce più giovani erano più vicine alla dorsale, mentre le più antiche erano le più distanti, adiacenti al continente. L'anno successivo i campioni da profondi carotaggi dal Pacifico mostrarono che la cronologia e la disposizione delle inversioni magnetiche nei campioni coincidevano con quelle determinate dalla lava sulla terraferma. Ciò confermava il lavoro di Vine e la teoria della deriva dei continenti diventava finalmente incontestabile.(science)

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Protagonisti | Gli scienziati il cui operato ha forgiato un futuro brillante per la geologia

Antonio Snider-Pellegrini

Antonio Snider-Pellegrini '(1802-1885) era un geografo italo-americano che per primo visualizzò i continenti come un'unica terra emersa, sostenendo le sue idee con i fossili e le formazioni rocciose coincidenti sulle sponde opposte dell'Atlantico.

Alfred Wegener

Alfred Wegener (1880-1930) fu il meteorologo tedesco che per primo propose la teoria della deriva dei continenti. Raccolse ordinatamente i dati che sostenevano la sua teoria secondo cui i continenti si spostavano lentamente sulla Terra e un tempo formavano un'unica terra emersa. Mòri durante una spedizione polare e non visse fino a vedere come la sua teoria rivoluzionò le scienze della Terra.

Arthur Holmes 

Arthur Holmes (1890-1965) propose le correnti convettive del mantello come meccanismo che muove i continenti per il globo. Ma, come per Wegener, anche le idee del fisico britannico furono ignorate per decenni.

Harry Hess

Harry Hess (1906-1969) fu un geologo presso l'Università di Princeton che suggerì che la crosta terrestre si spostava lateralmente allontanandosi dalle dorsali medio-oceaniche attive vulcanicamente. La sua teoria dell'espansione dei fondali oceanici ne fa uno dei padri fondatori della moderna tettonica delle placche.

Fred Vine

Fred Vine (n. 1939) ipotizzò, insieme a Drummond Matthews (qui a destra di Vine), che le strisce magnetiche ai lati delle dorsali medio-oceaniche registrassero l'orientamento del campo magnetico terrestre: trovò prove che confermarono ia deriva dei continenti.

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L'origine dei continenti | La scoperta chiave | La teoria della tettonica delle placche

La teoria della tettonica delle placche

Un metodo di datazione in cui si usavano campioni dalle profondità marine dimostrò che la teoria della deriva dei continenti era corretta. 

Un metodo per datare alcune rocce, noto come "datazione al potassio-argo", fu sperimentato inizialmente negli anni Cinquanta, quando i geologi volevano capire la frequenza delle inversioni dei poli magnetici.

Per l'inizio degli anni Sessanta era stata messa a punto una cronologia delle inversioni geomagnetiche che permise a Fred Vine di correlare le inversioni sulla terraferma con quelle sul fondo del mare e di mostrare che i fondali oceanici erano più giovani vicino alla dorsale e più antichi accanto ai continenti. Sembrava confermare la teoria di Harry Hess dell'espansione dei fondali oceanici e della deriva dei continenti. La verifica del lavoro di Vine venne dallo studio geomagnetico di 650 campioni di sedimenti da sette carotaggi dalle profondità marine prelevati in Antartide. Il confronto dell'età e della stratigrafia geomagnetica dei sedimenti marini con quelle della lava sulla terraferma diede una correlazione eccellente, collegando così continenti e oceani.

Lo studio confermò anche che negli ultimi 3,5 milioni di anni si erano verificate almeno 11 inversioni geomagnetiche.Vine usò questa cronologia migliorata per prevedere il profilo magnetico che ci si poteva attendere nelle regioni centrali delle dorsali medio-oceaniche. Variando la velocità stimata di espansione, fu possibile ottenere una simulazione molto fedele di tutte le anomalie osservate e di conseguenza determinare l'effettiva velocità di espansione nelle varie dorsali. Era nata la teoria della tettonica delle placche.(science)

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Continenti | Come si sono formati

Continenti: come si sono formati

Una volta intuito che in passato le terre emerse erano unite insieme, il problema fu di spiegare come si fossero separate.

Da quando si disegnano le carte geografiche si è notato che la costa orientale delle Americhe dà l'idea di aver combaciato un tempo con quella occidentale dell'Africa e dell'Europa: non sono identiche, ma tanto simili da far sì che molti si chiedessero se un tempo fossero unite.

Fin dal 1596 il cartografo olandese Abraham Ortelius ritenne che le Americhe fossero state "strappate dall'Europa e dall'Africa... da terremoti e alluvioni". Nel corso dei secoli successivi diversi studiosi notarono la considerevole corrispondenza tra le due linee costiere, ma fu Antonio Snider-Pellegrini che nel 1858 per primo ricostruì la forma che potrebbero aver avuto i continenti prima della separazione. Portando a sostegno delle sue idee le coincidenze sia tra i fossili sia tra le formazioni rocciose sulle sponde opposte dell'Atlantico, la sua ricostruzione mostrava un singolo continente come poteva essere il primo giorno della creazione. Secondo lo studioso, a seguito di una violenta espansione della crosta terrestre, provocata dall'eruzione di materiale vulcanico lungo una spaccatura nord-sud, i continenti avrebbero raggiunto le posizioni attuali il sesto giorno della creazione. Nel 1875 John Pepper usò l'idea di Snider-Pellegrini di un singolo continente a sostegno della sua teoria sulla formazione del carbone, che si trova in molte diverse parti del mondo:

"L'uniformità delle piante fossili degli strati di carbone dell'Europa e del Nord America è una dimostrazione convincente della precedente esistenza di un continente... là dove adesso si agitano le onde dell'Atlantico". Se i continenti non fossero stati uniti quando si stava depositando il carbone come si spiegherebbe questo fenomeno? Sarebbero passati altri 35 anni prima che qualcuno si ponesse di nuovo la stessa domanda.(science)

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