Antecedentes históricos
deriva continental
No final e início do século, os geólogos presumiam que as principais características da Terra eram fixas e que a maioria das características geológicas, como o desenvolvimento de bacias e cadeias de montanhas, poderiam ser explicadas pelo movimento vertical da crosta, descrito no que é chamado de teoria geossinclinal. Geralmente, isso foi colocado no contexto de uma contração do planeta Terra devido à perda de calor ao longo de um tempo geológico relativamente curto.[4].
Já em 1596 notou-se que as costas opostas do Oceano Atlântico (embora seja mais correto falar das bordas das plataformas continentais) têm formas semelhantes e parecem ter-se encaixado em algum momento no passado. Desde então, muitas teorias foram propostas para explicar esta aparente complementaridade, mas a suposição de uma Terra sólida tornou estas várias propostas difíceis de aceitar.
A descoberta da radioatividade e das propriedades de aquecimento associadas em 1895 levou a um reexame da idade aparente da Terra. Isto já havia sido estimado pela sua taxa de resfriamento sob a suposição de que a superfície da Terra irradiava como um corpo negro. Esses cálculos implicavam que, mesmo que começasse em brasa, a Terra teria caído à temperatura actual dentro de algumas dezenas de milhões de anos. Armados com o conhecimento de uma nova fonte de calor, os cientistas perceberam que a Terra seria muito mais velha e que o seu núcleo ainda estava quente o suficiente para ser líquido.
Em 1915, após ter publicado um primeiro artigo em 1912, Alfred Wegener apresentou argumentos sérios a favor da ideia de deriva continental na primeira edição de A Origem dos Continentes e Oceanos. Nesse livro (reeditado em quatro edições sucessivas até a última em 1936), ele destacou como a costa leste da América do Sul e a costa oeste da África pareciam se encaixar (o que Benjamin Franklin, entre outros, já havia percebido).[5] Wegener não foi o primeiro a notar isso (Abraham Ortelius, Antonio Snider-Pellegrini, Eduard Suess, Roberto Mantovani e Frank Bursley Taylor" o precederam, apenas para citar alguns), mas foi o primeiro a reunir importantes evidências fósseis, paleo-topográficas e climatológicas para apoiar esta simples observação (e foi apoiada por pesquisadores como Alex du Toit). Ele também levou em consideração a semelhança da fauna fóssil dos continentes, regiões do norte e certas formações geológicas, Wegener conjecturou que o conjunto de continentes atuais foram unidos no passado remoto da Terra, formando um supercontinente, chamado Pangea. muito semelhante em estrutura e litologia.[7].
No entanto, as suas ideias não foram levadas a sério por muitos geólogos,[8] que notaram que não havia nenhum mecanismo aparente para a deriva continental. Na sua tese original, Wegener propôs que os continentes se moviam no manto terrestre da mesma forma que se move um tapete no chão de uma sala. No entanto, isso não é possível, devido à enorme força de atrito envolvida, o que levou à rejeição da explicação de Wegener, e à posta em espera, como hipótese interessante mas não comprovada "Hipótese (método científico)"), da ideia de deslocamento continental até ao aparecimento da Tectónica de Placas. Mais especificamente, eles não viam como a rocha continental poderia romper a rocha muito mais densa que constitui a crosta oceânica. Wegener não conseguiu explicar a força que impulsionou a deriva continental, e a sua afirmação só veio depois da sua morte em 1930.[9].
Continentes flutuantes, paleomagnetismo e zonas sísmicas
Como se observou desde cedo que embora existisse granito nos continentes, o fundo do mar parecia ser composto por basalto mais denso, o conceito predominante durante a primeira metade do século era a existência de dois tipos de crosta, denominada "sial" (crosta do tipo continental). e "sima" (crosta do tipo oceânico).[10] Além disso, presumia-se que havia uma camada estática de estratos abaixo dos continentes. Portanto, parecia evidente que uma camada de basalto (sial) está subjacente às rochas continentais.
Contudo, com base em anomalias no desvio de prumo dos Andes no Peru, Pierre Bouguer deduziu que as montanhas menos densas deviam ter uma projeção descendente na camada inferior mais densa. O conceito de que as montanhas tinham “raízes” foi confirmado por George B. Airy cem anos depois, durante um estudo da gravitação do Himalaia, e estudos sísmicos detectaram variações de densidade correspondentes. Portanto, em meados da década de 1950, permanecia sem solução a questão de saber se as raízes das montanhas estavam compactadas no basalto circundante ou flutuavam no topo dele como um iceberg.
Durante o século, as melhorias e a maior utilização de instrumentos sísmicos, como os sismógrafos, permitiram aos cientistas compreender que os sismos tendem a concentrar-se em áreas específicas, especialmente ao longo das fossas e dorsais oceânicas. No final da década de 1920, os sismólogos começaram a identificar várias zonas sísmicas proeminentes paralelas a trincheiras que normalmente mergulhavam entre 40 e 60° em relação à horizontal e se estendiam por várias centenas de quilómetros para o interior da Terra. Estas zonas mais tarde ficaram conhecidas como zonas Wadati-Benioff, ou simplesmente zonas Benioff[11], em homenagem aos sismólogos que as reconheceram pela primeira vez, Kiyoo Wadati") do Japão e Hugo Benioff") dos Estados Unidos. O estudo da sismicidade global avançou enormemente na década de 1960 com o estabelecimento da Rede Sismográfica Padrão Mundial (WWSSN) para monitorar o cumprimento do tratado de 1963 que proíbe testes aéreos de armas nucleares. Os dados bastante melhorados dos instrumentos WWSSN permitiram aos sismólogos mapear com precisão as zonas de concentração de terremotos em todo o mundo.
Enquanto isso, desenvolveram-se debates em torno do fenômeno da deriva polar. Desde os primeiros debates sobre a deriva continental, os cientistas discutiram e utilizaram provas de que a deriva polar ocorreu porque os continentes pareciam ter-se movido através de diferentes zonas climáticas durante o passado. Além disso, os dados paleomagnéticos mostraram que o pólo magnético também se deslocou ao longo do tempo. Raciocinando ao contrário, os continentes poderiam ter-se movido e rodado, enquanto o pólo permaneceu relativamente fixo.[12] A primeira vez que a evidência da deriva magnética polar foi usada para apoiar os movimentos dos continentes foi num artigo de Keith Runcorn em 1956, e em artigos sucessivos dele e dos seus alunos Ted Irving (que foi na verdade o primeiro a ser convencido do facto de que o paleomagnetismo apoiava a deriva continental) e Ken Creer.
Espalhamento e convecção da dorsal meso-oceânica
O primeiro mapa do fundo do oceano foi criado em 1956 graças aos avanços nas tecnologias de sonar. O Oceano Atlântico foi investigado e descobriu-se que:.
Por estas razões, em 1960 Harry Hess e em 1961 Robert Dietz") sugeriram que o fundo do oceano se expande. Em 1963 esta hipótese foi comprovada quando Vine e Matthews identificaram linhas de magnetismo de diferentes polaridades, ou seja, que o campo magnético da Terra está invertido.[13].
Em 1974, no âmbito do projeto internacional FAMOUS, uma equipa de cientistas do Woods Hole Oceanographic Institution (EUA) e do Centro Francês Oceanologique de Bretagne (Brest, França) utilizou navios de investigação de superfície, bem como vários instrumentos avançados que incluíam magnetómetros, sonares e sismógrafos, bem como dois submersíveis: o Alvin (EUA) e o Archimède (França). As investigações confirmaram a existência de uma elevação no oceano Atlântico central e descobriram que o fundo do fundo do mar, abaixo da camada de sedimentos, era constituído por basalto, e não por granito, que é o principal componente dos continentes. Eles também encontraram atividade vulcânica e sísmica e que a crosta oceânica era muito mais fina que a crosta continental. Todas essas novas descobertas levantaram questões importantes e intrigantes.[14].
Os novos dados recolhidos sobre as bacias oceânicas também apresentaram características particulares em termos de batimetria. Um dos principais resultados desses conjuntos de dados foi que um sistema de dorsais meso-oceânicas foi detectado em todo o mundo. Uma conclusão importante foi que um novo fundo oceânico estava sendo criado ao longo deste sistema, levando ao conceito da “Grande Fenda Global”. Isto foi descrito no artigo crucial de Bruce Heezen (1960) baseado em seu trabalho com Marie Tharp, que desencadearia uma verdadeira revolução no pensamento. Uma consequência profunda da expansão do fundo do mar é que uma nova crosta é criada e continua a ser criada ao longo das dorsais meso-oceânicas. Heezen, portanto, defendeu a suposta hipótese da "Expansão da Terra" de S. Warren Carey (veja acima). Portanto, a questão ainda permanecia: como pode ser continuamente adicionada nova crosta ao longo das dorsais meso-oceânicas sem aumentar o tamanho da Terra? Na verdade, esta questão já tinha sido resolvida por numerosos cientistas durante as décadas de 1940 e 1950, como Arthur Holmes, Vening-Meinesz, Coates e muitos outros: o excesso de crosta desaparece ao longo das chamadas fossas oceânicas, onde ocorre o processo conhecido como subducção. Portanto, quando vários cientistas, no início da década de 1960, começaram a raciocinar sobre os dados que tinham à sua disposição sobre o fundo do oceano, as peças da teoria rapidamente se encaixaram.
A questão intrigou particularmente Harry Hammond Hess, geólogo da Universidade de Princeton e contra-almirante da Reserva Naval, e Robert S. Dietz, cientista norte-americano. National Geodetic Survey, que primeiro cunhou o termo expansão do fundo do oceano. Dietz e Hess (o primeiro publicou a mesma ideia um ano antes na Nature, mas a prioridade pertence a Hess, que já havia distribuído um manuscrito não publicado de seu artigo de 1962 em 1960) estavam entre o pequeno grupo que realmente entendeu as amplas implicações da expansão do fundo do mar e como isso acabaria por concordar com as ideias então não convencionais e não aceitas da deriva continental e os modelos elegantes e mobilistas propostos por pesquisadores anteriores, como Holmes.
Inversões magnéticas e bandas magnéticas
A partir da década de 1950, cientistas como Victor Vacquier, utilizando instrumentos magnéticos (magnetômetros) adaptados de dispositivos aéreos desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos, começaram a reconhecer estranhas variações magnéticas no fundo do oceano. Esta descoberta, embora inesperada, não foi totalmente surpreendente porque o basalto, a rocha vulcânica rica em ferro que forma o fundo do oceano, era conhecido por conter um mineral fortemente magnético (magnetite) e pode distorcer localmente as leituras da bússola. Esta distorção foi reconhecida pelos marinheiros islandeses já no final do século. Mais importante ainda, porque a presença de magnetita confere ao basalto propriedades magnéticas mensuráveis, essas variações magnéticas recém-descobertas forneceram outro meio de estudar o fundo do oceano profundo. Quando a rocha recém-formada esfriou, esses materiais magnéticos registraram o campo magnético da Terra naquele momento.
À medida que cada vez mais o fundo do mar era mapeado durante a década de 1950, as variações magnéticas revelaram-se não ocorrências aleatórias ou isoladas, mas revelaram padrões reconhecíveis. Quando estes padrões magnéticos foram mapeados numa vasta região, o fundo do oceano mostrou um padrão semelhante a uma zebra: uma faixa com polaridade normal e a faixa adjacente com polaridade invertida. O padrão geral, definido por estas bandas alternadas de rocha polarizada normalmente e inversamente, tornou-se conhecido como bandas magnéticas e foi publicado por Ron G. Mason e seus colaboradores em 1961, que, no entanto, não encontraram uma explicação para estes dados em termos de expansão do fundo do mar, como fizeram Vine, Matthews e Morley alguns anos depois.[16].
A descoberta das tarjas magnéticas exigiu uma explicação. No início da década de 1960, cientistas como Heezen, Hess e Dietz começaram a teorizar que as dorsais meso-oceânicas marcavam zonas estruturalmente fracas onde o fundo do oceano se dividia em dois ao longo da crista da cordilheira. O novo magma proveniente das profundezas da Terra sobe facilmente através destas zonas fracas e eventualmente irrompe ao longo da crista das cordilheiras para criar uma nova crosta oceânica. Este processo, originalmente chamado de "hipótese da correia transportadora" e mais tarde de "expansão do fundo do oceano", opera por muitos milhões de anos e continua a formar novo fundo oceânico ao longo do sistema de dorsais oceânicas de 64.000 km de extensão.
Apenas quatro anos após a publicação dos mapas de tarja magnética do "padrão zebra", a ligação entre a expansão do fundo do oceano e esses padrões foi estabelecida, correta e independentemente, por Lawrence Morley, Fred Vine e Drummond Matthews, em 1963, conhecida hoje como a hipótese Vine-Matthews-Morley.[18] Esta hipótese ligou estes padrões a reversões geomagnéticas e foi apoiada por várias linhas de evidência. evidência:.
A revolução das placas tectônicas
Depois de todas essas considerações, a tectônica de placas (ou, como foi inicialmente chamada de "nova tectônica global") foi rapidamente aceita no mundo científico, e se seguiram numerosos artigos que definiram os conceitos envolvidos:
A revolução das placas tectônicas foi a mudança científica e cultural que se desenvolveu a partir da aceitação da teoria das placas tectônicas e representou uma mudança de paradigma e uma revolução científica que transformou a geologia.