Sokaistumme siitä, mitä luulemme tietävämme. Siispä epäile, jos pystyt!

Samuel Warren Carey

Oletko koskaan miettinyt:

  • Miksi mannerlaatat ovat aluksi olleet yhtenä mantereena samassa kohtaa maapalloa?
  • Mikä on saanut mannerlaatat liikkumaan erilleen?
  • Onko laattatektoniikalle esitetty mitään vaihtoehtoisia teorioita?

Johdanto

Saksalainen meteorologi ja geofyysikko Alfred Wegener (1880–1930) kiinnostui 1900-luvun alussa Etelä-Amerikan ja Afrikan rannikkoviivasta, sillä nämä näyttävät sopivan yhteen kuin palapelin palaset. Wegener kehiteli teorian, jonka mukaan satoja miljoonia vuosia sitten mantereet olisivat olleet yhdessä suurena mantereena, Pangeana (Pangea tarkoittaa ”kaikki maa”). Todisteita teoriansa tueksi Wegener lähti hakemaan paleontologiasta ja geologiasta. Wegener onnistui osoittamaan fossiileissa ja geologisessa datassa läheistä samankaltaisuutta kaukana toisistaan olevien mantereiden välillä. Geologit hylkäsivät Wegenerin teoriat pitkäksi aikaa, mutta 1960-luvulla teoria nousi osana laattatektoniikkaa tärkeäksi osaksi tieteellistä ymmärrystä planeettamme historiasta. (Encyclopedia Britannica)

Alfred Wegenerin kirjassa käyttämä kuva. Wikipedia Commons.
Pangean hajoaminen. Kuva: Wikipedia Commons.

Wegenerin teorialle on perusteluja, sillä näkeehän maallikkokin mantereiden sopivan hyvin yhteen. Geologisten ja paleontologisten todisteiden viitatessa samaan, voidaan hyvällä syyllä olettaa, että mantereet ovat joskus yhdessä olleet.

Wegenerin pangea-teorialle on kuitenkin ollut pitkään myös vaihtoehtoisia malleja, joista merkittävimpinä lienevät laajenemistektoniikka -teoriat, jotka vielä 1900-luvun alkupuolella olivat osana geologista debattia. Laattatektoniikan syrjäytettyä kilpailevat mallit, nämä painuivat syvälle marginaaliin. Nykyään niitä vakavasti pohtivat vain harvat itsenäiset tutkijat ja teoreetikot. Tohtori James Maxlown mukaan nykyään tieteellisissä aikakausijulkaisuissa on mahdotonta saada julkaistua mitään edes hieman laajenemistektoniikkaan viittaavaa, ja wikipediastakin kaikki tähän viittaava poistetaan tunneissa (Maxlow 2015, 1).

Kasvava maa. Kuva: Michael Netzer

Suurimmat ongelmat laajeneva maapallo -teorioille ja laajenemistektoniikalle ovat siinä, että tämän hypoteettisen planeetan laajenemisen mekaaninen selittäminen on hyvin vaikeaa, eikä nykyisin mitattuna planeettamme tällä hetkellä näytä laajenevan juuri yhtään (Nummila 2011). Toisaalta pelkästään sen perusteella, että maapallo ei tällä hetkellä merkittävästi laajene ei voida vielä päätellä sitä, etteikö se joskus aikaisemmin olisi voinut laajentua. Täysi kasvuinen aikuinenkaan ei enää kasva pituutta, mutta olisi virheellistä ajatella hänen aina olleen saman kokoinen.

Laajenemiselle on esitetty sadan vuoden aikana useanlaisia teorioita, joista monet vaikuttavat hyvin eksoottisiltakin. Ei kuitenkaan mennä vielä niin pitkälle, vaan tarkastellaan ensiksi lyhyesti teorian historiaa.

Laajenemistektoniikan historiaa

Charles Darwin (1809–1882) oli tiettävästi ensimmäisiä tiedemiehiä, joka esitti maapallon laajenemista. Darwin tarkasteli Etelä-Amerikan Patagonian nousevia rantoja ja esitti tämän johtuvan maan pinnan nousemisesta. Darwin laajensi käsitteen selittämään myös Andien vuoriston syntyä. Myöhemmin Darwin kuitenkin hylkäsi tämän teorian. (Herbert 1991, 26.)

Wegenerin aikalainen, italialainen tiedemies Roberto Mantovani (1854–1933) oli merkittäviä aikaisia laajenemistektoniikan puolustajia. Vuonna 1878 vierailessaan vulkaanisella Réunion -saarella Mantovani tarkasteli valtavia vulkaanisia murtumakohtia Intian valtameren rannalla lähellä Saint Denisen kaupunkia. Mantovani päätteli, että saaren rantojen vulkaaniset murtumat saattoivat johtua pienemmässä mittakaavassa samasta syystä (maan kohoaminen) kuin mantereiden eroaminen ja niiden aiheuttama valtamerten syntyminen. Useamman vuoden jälkeen vuonna 1889 Mantovani julkaisi ajatuksensa, jotka herättivät kiinnostusta erityisesti Ranskan geologisessa yhdistyksessä. (Scalera 2003, 71–72.)

Roberto Mantovani. Kuva: Wikipedia Commons.

Laajenemistektoniikkaa tutkivan tohtori James Maxlown mukaan Ott Christoph Hilgenbergiä pidetään ensimmäisenä, joka fyysisesti mallinsi kasvava maapallo -teorian paperista tehtyinä karttapalloina (ks. alla oleva kuva, Hilgenbergin karttapallot). Hilgenberg huomasi, että jos valtameret ottaa pois, niin jäljelle jäävät mantereet sopivat yhteen kuin kolmiulotteinen palapeli. Hilgenbergin karttapallot on sarja erikokoisia karttapalloja, joissa suuremmasta pienimpään mentäessä valtameret vähitellen häviävät, ja lopulta viimeisessä karttapallossa maapallon halkaisija on enää 60% alkuperäisestä. (Maxlow 2005)

Maxlown mukaan Hilgenbergin rekonstruktio ei ollut kaikilta osin vakuuttava. Atlantin alue näytti sopivan hyvin yhteen, mutta esimerkiksi Intian valtameren ja tyynen valtameren laajenemistektoninen mallintaminen oli ongelmallisempaa. Teoriaksi tälle laajenemiselle Hilgenberg esitti, että maapallon massa ja tilavuus muuttuvat ajan kanssa, mutta ei osannut esittää vakuuttavaa mekaniikkaa tämän selittämiselle. (Maxlow)

Hilgenbergin maapallot. Kuva: Wikipedia Commons.

Nykyaikainen laajenemistektoniikka

Professori Samuel Warren Carey. Kuva: Wikipedia Commons.

Edesmennyttä geologian emeritus professori Samuel Warren Careytä (1911–2002) pidetään modernin laajenemistektoniikan isänä. S. W. Carey oli geologian professorina tuottoisa. Hän oli mukana perustamassa geologian osastoa Tasmanian yliopistoon, joka myöhemmin hänen alaisuudessaan saavutti korkean kansainvälisen statuksen. Hän muodosti ja ylläpiti yhteyttä yliopiston, vesisähkö komission ja kaivosteollisuuden välillä hyödyttäen sekä alueen teollisuutta että hänen alaisuudestaan valmistuneita geologeja. Careyn ohjauksessa vuonna 1960-luvulla Tasmanian seismisestä verkostosta tuli yksi maailman edistyneimmistä. Lukuisilla Careyn oppilailla oli merkittävä kansainvälinen ura ja jopa neljätoista geologian professoria on valmistunut hänen kursseiltaan. (Scalera 2003, 87.)

Carey on siitä erityinen geologian pioneeri, että hän on ollut mukana geologian kolmessa vallankumouksellisessa ajanjaksossa. Carey haastoi heti alussa varhaiset teoriat mannerten paikallaan pysymisestä. Vuosina 1946–1956 hän oli ensimmäisiä geologeja, joka opetti versiota mannerlaattojen liikkumisesta, jossa syvällä valtamerten syvänteissä oli subduktio eli alityöntövyöhykkeitä. Ironisesti geologian ensimmäinen subduktio-teoriaa käsittelevä artikkeli – joka sattui olemaan juuri Careyn käsialaa – hylättiin Journal of Geophysical Research:istä, sillä arvioijat pitivät sitä naiivina ja sopimattomana julkaistavaksi. Pari kymmentä vuotta myöhemmin tämä teoria tunnettiin nimellä laattatektoniikka. (Scalera 2003, 85–88.)

Subduktio-vyöhyke. Kuva: Wikimedia Commons by K. D. Schroeder

Epäonnistuttuaan tunnistamaan sitä mekanismia, joka saa mantereet liikkumaan muuttumattoman läpimittaisella maapallolla, Carey hylkäsi lopulta vuonna 1956 laattatektonisen teorian ja päätteli sen sijaan, että mannerten erkaantuminen johtuu maapallon laajenemisesta. Vasta vuonna 1958 Carey sai haltuunsa Hilgenbergin 1930-luvulla julkaistun teoksen Vom wachsenden Erdball ja alkoi tutkia sitä syvällisesti. Carey kannatti laajeneva maapallo -teoriaa kuolemaansa saakka. (Scalera 2003, 86–89.)

S. W. Careyn innoittamana laajennustektoniikan nykyisenä soihdunkantajana pidetään tohtori James Maxlowia, joka on erityisesti perehtynyt moderniin merenpohjadataan. Maxlowin mukaan nykytutkimuksella on Hilgenbergin ja Mantovanin aikoihin nähden yksi merkittävä etu. Nykyään on saatavilla huomattavasti enemmän geologista tietoa merenpohjista kuin sata vuotta sitten.

Vuonna 1990 valmistui maapallon geologinen kartta (CGMW & UNESCO), josta voidaan erityisen hyvin tarkastella maapallon kuorta merenpohjassa. Tarkastelemalla geologista karttaa voimme havaita seuraavaa:

  • Merenpohja harvoin jos koskaan ylittää 200 miljoonan vuoden iän.
  • Merenpohja on kaikkein nuorinta keskellä merta olevissa keskiselänteissä.
  • Keskiselänteet ovat pitkiä ja symmetrisiä halkeamia maan kuoressa.
  • Merenpohja on kaikkein vanhinta lähellä rannikkoa.

James Maxlown mukaan nämä seikat ovat hyvin vaikeasti selitettävissä laattatektoniikan teorialla. Sen sijaan laajenemistektoniseen malliin ne sopivat täydellisesti. (Maxlow 2005; 2015, 2.) (ks. alla oleva kuva).

Merenpohjan ikä. Punaisella kaikista nuorin ja sinisenä kaikista vanhin. Kuva: Wikipedia Commons. NOAA/NGDC

Myös vuoristojen syntyminen selittyy laajennustektoniikalla eri tavoin kuin laattatektoniikalla. Laattatektoniikan mukaan vuoristoja syntyy mannerlaattojen puristuessa yhteen, jolloin maa alkaa näiden reunakohdista nousemaan. Maxlown laajennustektonisen selityksen mukaan mantereiden kaareutuminen on ollut pienemmässä maapallossa huomattavasti suurempaa, jolloin maapallon laajetessa mantereihin on kohdistunut painetta kaareutumisen alkaessa avautua. Tämä eroaa kuitenkin S. W. Careyn esittämästä teoriasta, jonka mukaan vuoristojen synty ei liity mannerlaattojen puristukseen, vaan nousevan maan kuoren aiheuttamaan diapiriseen kohoamiseen. (Maxlow 2005, Scalera 2003, 88.)

Maxlown esitelmässä käyttäneen kuvan perusteella tehty kuva.

Jos maapallo on ollut joskus nykyistä huomattavasti pienempi, niin voisi olettaa (kuitenkin gravitaatio- ja laajenemisteoriasta riippuen), että gravitaatio-vaikutus on satoja miljoonia vuosia sitten ollut nykyistä heikompi. Seuraavassa osassa käsittelen mahdollisia viitteitä heikommasta gravitaatiosta maapallon esihistoriassa.

Lähteet:

Encyclopedia Britannica. Alfred Wegener.

Herbert, Sandra
1991 Charles Darwin as a prospective geological authorBritish Journal for the History of Science, 1991, s. 26. The Complete Work of Charles Darwin. Artikkeli verkossa.

Maxlow, James
The Website of Dr. James Maxlow – Proponent of Expansion Tectonics.
2005 Yes! The Earth is Expanding. Videoluento.
2015 Expansion Tectonics. A complimentary Download. Artikkeli verkossa.

Nummila, Sakari
2011 Maapallon säteen muutos – keskimäärin hiuskarva vuodessa. Artikkeli verkossa.

Scalera, G
2003 Roberto Mantovani an Italian defender of the continental drift and planetary expansion. Artikkelin verkkoversio.
2003 Why expanding Earth?A book in honour of O.C. Hilgenberg. INGV, Rome, 85-95. Teoksen ote verkossa.