Tektonika płyt i odkrycia naukoweCzas czytania: 6 min

Jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś, to powinieneś przeczytać przygotowane przez Caseya Luskina szczegółowe podsumowanie¹ wyników niedawno przeprowadzonych badań wskazujących na znaczenie tektoniki płyt dla zaawansowanych form życia². Zgodnie z podstawowymi wnioskami badaczy tektonika płyt jest ważna dla zaawansowanych form życia pod wieloma względami, a planety, na których występuje tektonika płyt, są zjawiskiem rzadkim. Jest to spójne z tezami, które wspólnie z Jayem W. Richardsem przedstawiliśmy w nowym, rozszerzonym wydaniu książki The Privileged Planet: How Our Place in the Cosmos Is Designed for Discovery³ [Wyjątkowa planeta. Dlaczego nasze położenie w kosmosie umożliwia odkrycia naukowe], a także z tezami zawartymi niemal ćwierć wieku temu przez moich dawnych kolegów Donalda Brownlee i Petera D. Warda w monografii Rare Earth⁴ [Nietypowa Ziemia]. W niniejszym artykule chciałbym się jednak skoncentrować na tych aspektach tektoniki płyt, które są istotne dla technologii.

Tektonika płyt stanowi ważną część procesu tworzenia kontynentów. Kontynenty zapewniają ogromne obszary suchego lądu, który jest potrzebny do tworzenia i kontrolowania ognia stanowiącego – jak w książce Władcy ognia⁵ argumentuje Michael Denton – kluczowy punkt wyjścia dla zawansowanej technologii. Suchy ląd oferuje ponadto łatwy dostęp do różnorodnych minerałów na albo bardzo blisko powierzchni, które są tam gromadzone za sprawą procesów biologicznych i geologicznych, w tym dzięki tektonice płyt. Te minerały to między innymi złoto, miedź, żelazo, uran, sól i węgiel.

Kontynenty skrywają też inne skarby

Kontynenty zawierają także naznaczone pieczęcią czasu archiwa dawnej historii Ziemi – możemy wykopywać skamieniałości i pobierać rdzenie lodowe w regionach polarnych. Niektóre skamieniałości są pozostałościami pradawnych stworzeń morskich, które zginęły, opadły na dno morza i przykryły je osady, a później zostały przetransportowane na kontynenty albo uniesione wskutek ruchów płyt tektonicznych. To prawda, że dynamiczna geologia Ziemi niszczy dużą część informacji o swojej przeszłości, ale jednocześnie często zachowuje kruche cechy pradawnego życia (na przykład mający 34 miliony lat skamieniały liść z eocenu znaleziony na stanowisku Florissant Fossil Quarry w stanie Kolorado. To stanowisko paleontologiczne jest znane na całym świecie ze względu na jakość i różnorodność występujących w nim skamieniałości).

Ruchy płyt tektonicznych tworzą również łańcuchy górskie. Góry są ważne dla różnorodności biosfery⁶. Są też istotne dla wydobywania minerałów i dokonywania obserwacji astronomicznych. Łańcuchy górskie w dużej mierze zwiększają obszar odkrytej powierzchni, dzięki czemu łatwiej dostępne są złoża minerałów. Największe, najkosztowniejsze obserwatoria budowane są w wysokich górach, co umożliwia wzniesienie się ponad większość masy atmosfery. Na planecie, na której występuje wyłącznie tektonika (bez ruchu płyt), mogłaby powstać niewielka liczba wysokich gór wulkanicznych, ale przez długie okresy pozostawałyby one aktywne, co uniemożliwiałoby bezpieczne funkcjonowanie obserwatoriów na ich szczytach. Inaczej wygląda sytuacja – dajmy na to – wysp hawajskich, które znajdują się nad gorącym punktem w skorupie ziemskiej, ale płyta oceaniczna powoli się nad tym punktem przemieszcza. Największy wulkan na Hawajach minął już gorący punkt, dzięki czemu jest nieaktywny i wybudowano na nim obserwatoria.

Pole magnetyczne

Tektonika płyt przyczynia się także do generowania ziemskiego pola magnetycznego. Pole magnetyczne służy jako swego rodzaju GPS. Ludzie posługują się nawigacją magnetyczną od setek lat, ale na myśli mam coś bardziej subtelnego. Geologowie wykorzystują magnetyzację szczątkową w pradawnych wypływach lawy do rekonstruowania ruchów kontynentów przez dużą część historii Ziemi. Jednym z aspektów pola magnetycznego, który jest szczególnie użyteczny dla naukowców, są półregularne przebiegunowania Ziemi. W ich wyniku w długim okresie geologicznym powstał unikalny wzorzec w pewnym sensie przypominający kod kreskowy. To właśnie ten wzorzec, zmierzony na dnie morskim na początku lat sześćdziesiątych XX wieku, przekonał geologów o wyższości teorii tektoniki płyt nad innymi teoriami.

Trzęsienia ziemi i strefy trzęsień ziemi

Ruchy płyt generują trzęsienia ziemi, które wywołują z kolei fale sejsmiczne rozchodzące się we wnętrzu Ziemi. Geologowie zainstalowali na całym świecie sejsmometry, aby mierzyć te fale i lokalizować epicentra trzęsień ziemi oraz tworzyć trójwymiarowe mapy ziemskiego wnętrza. Nie byłoby to możliwe na planetach pokrytych w całości oceanami. Co ciekawe, geologowie odkryli, że trzęsienia ziemi występują przeważnie w pewnych ograniczonych regionach, mianowicie na granicach płyt tektonicznych. Nie wiemy, kiedy trzęsienia ziemi nastąpią, ale wiemy, gdzie do nich dojdzie. Mimo że ludzie nie wykorzystują tej wiedzy w pełni, mogą w wielkiej mierze zmniejszyć liczbę ofiar trzęsień ziemi, jeśli wyprowadzą się z obszarów, w których zagrożenie trzęsieniami ziemi jest wysokie.

Tektonika płyt to kolejny przykład korelacji między warunkami umożliwiającymi istnienie życia a warunkami umożliwiającymi uprawianie nauki, o czym przekonujemy w książce The Privileged Planet.

Guillermo Gonzalez

Oryginał: Plate Tectonics and Scientific Discovery, „Evolution News & Science Today” 2024, September 3 [dostęp: 2 VII 2025].

Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan

Literatura: