Deriva continental

La deriva continental es la hipótesis de que los continentes de la Tierra se han movido a lo largo del tiempo geológico entre sí, pareciendo así haberse "derivado" a través del lecho del océano. La idea de la deriva continental se ha incorporado a la ciencia de la tectónica de placas, que estudia el movimiento de los continentes a medida que se desplazan sobre las placas de la litosfera terrestre.

La especulación de que los continentes podrían haberse "derivado" fue propuesta por primera vez por Abraham Ortelius en 1596. Un pionero de la visión moderna del movilismo fue el geólogo austriaco Otto Ampferer. El concepto fue desarrollado de forma independiente y más completa por Alfred Wegener en 1912, pero la hipótesis fue rechazada por muchos por falta de cualquier mecanismo de motivación. Arthur Holmes luego propuso la convección del manto para ese mecanismo.

Historia

Historia temprana

Abraham Ortelius (Ortelius 1596), Theodor Christoph Lilienthal (1756), Alexander von Humboldt (1801 y 1845), Antonio Snider-Pellegrini (Snider-Pellegrini 1858) y otros habían notado anteriormente que las formas de los continentes en lados opuestos del Atlántico Océano (sobre todo, África y América del Sur) parecen encajar. WJ Kious describió los pensamientos de Ortelius de esta manera:

Abraham Ortelius en su obra Thesaurus Geographicus... sugirió que las Américas fueron "arrancadas de Europa y África... por terremotos e inundaciones" y continuó diciendo: "Los vestigios de la ruptura se revelan si alguien presenta un mapa del mundo y considera cuidadosamente las costas de los tres [continentes]".

En 1889, Alfred Russel Wallace comentó: "Anteriormente, era una creencia muy generalizada, incluso entre los geólogos, que las grandes características de la superficie terrestre, no menos que las más pequeñas, estaban sujetas a continuas mutaciones, y que durante el curso de los cambios conocidos En el tiempo geológico, los continentes y los grandes océanos habían cambiado, una y otra vez, de lugar unos con otros". Cita a Charles Lyell diciendo: "Los continentes, por lo tanto, aunque permanentes durante épocas geológicas enteras, cambian sus posiciones por completo en el transcurso de las edades". y afirma que el primero en arrojar dudas sobre esto fue James Dwight Dana en 1849.

En su Manual de Geología (1863), Dana escribió: "Los continentes y los océanos tenían su contorno o forma general definidos en los primeros tiempos. Esto se ha probado con respecto a América del Norte a partir de la posición y distribución de los primeros lechos del Silúrico Inferior., – los de la época de Potsdam Los hechos indican que el continente de América del Norte tenía su superficie cerca del nivel de la marea, parte por encima y parte por debajo (p.196), y probablemente se probará que esta era la condición en el tiempo primordial de los otros continentes también. Y, si los contornos de los continentes fueron trazados, se sigue que los contornos de los océanos no lo fueron menos". Dana tuvo una enorme influencia en Estados Unidos —su Manual de Mineralogía todavía está impreso en forma revisada— y la teoría se conoció como elTeoría de la permanencia.

Esto pareció confirmarse con la exploración de los fondos marinos profundos realizada por la expedición Challenger, 1872-1876, que mostró que, contrariamente a lo esperado, los desechos terrestres arrastrados por los ríos al océano se depositan comparativamente cerca de la costa en lo que ahora es conocida como plataforma continental. Esto sugirió que los océanos eran una característica permanente de la superficie de la Tierra, en lugar de haber "cambiado de lugar" con los continentes.

Eduard Suess había propuesto un supercontinente Gondwana en 1885 y el Océano Tethys en 1893, asumiendo un puente terrestre entre los continentes actuales sumergidos en forma de geosinclinal, y John Perry había escrito un artículo de 1895 proponiendo que el interior de la tierra era fluido, y no estar de acuerdo con Lord Kelvin sobre la edad de la tierra.

Wegener y sus predecesores

Además de las especulaciones anteriores mencionadas anteriormente, varios científicos postularon la idea de que los continentes americanos alguna vez formaron una sola masa de tierra con Eurasia y África antes del artículo de Alfred Wegener de 1912. Aunque la teoría de Wegener se formó de forma independiente y era más completa que la de sus predecesores, Wegener luego acreditó a varios autores anteriores con ideas similares: Franklin Coxworthy (entre 1848 y 1890), Roberto Mantovani (entre 1889 y 1909), William Henry Pickering ( 1907) y Frank Bursley Taylor (1908).

La similitud de las formaciones geológicas del continente sur había llevado a Roberto Mantovani a conjeturar en 1889 y 1909 que todos los continentes se habían unido alguna vez en un supercontinente; Wegener notó la similitud de Mantovani y sus propios mapas de las posiciones anteriores de los continentes del sur. En la conjetura de Mantovani, este continente se rompió debido a la actividad volcánica causada por la expansión térmica, y los nuevos continentes se alejaron unos de otros debido a una mayor expansión de las zonas de ruptura, donde ahora se encuentran los océanos. Esto llevó a Mantovani a proponer una teoría de la Tierra en Expansión ahora desacreditada.

La deriva continental sin expansión fue propuesta por Frank Bursley Taylor, quien sugirió en 1908 (publicado en 1910) que los continentes se movieron a sus posiciones actuales mediante un proceso de "deslizamiento continental", proponiendo más tarde un mecanismo de aumento de las fuerzas de marea durante el arrastre del Cretácico. la corteza hacia el ecuador. Fue el primero en darse cuenta de que uno de los efectos del movimiento continental sería la formación de montañas, atribuyendo la formación del Himalaya a la colisión entre el subcontinente indio con Asia. Wegener dijo que de todas esas teorías, la de Taylor era la que tenía más similitudes con la suya. Durante un tiempo, a mediados del siglo XX, la teoría de la deriva continental se denominó "hipótesis de Taylor-Wegener".

Alfred Wegener presentó por primera vez su hipótesis a la Sociedad Geológica Alemana el 6 de enero de 1912. Su hipótesis era que los continentes alguna vez formaron una sola masa de tierra, llamada Pangea, antes de separarse y derivar a sus ubicaciones actuales.

Wegener fue el primero en utilizar la frase "deriva continental" (1912, 1915) (en alemán "die Verschiebung der Kontinente" - traducida al inglés en 1922) y publicar formalmente la hipótesis de que los continentes se habían "desviado" de alguna manera. Aunque presentó mucha evidencia de la deriva continental, no pudo proporcionar una explicación convincente de los procesos físicos que podrían haber causado esta deriva. Sugirió que los continentes habían sido separados por la pseudofuerza centrífuga ( Polflucht ) de la rotación de la Tierra o por un pequeño componente de precesión astronómica, pero los cálculos mostraron que la fuerza no era suficiente. La hipótesis de Polflucht también fue estudiada por Paul Sophus Epstein en 1920 y resultó inverosímil.

Rechazo de la teoría de Wegener, décadas de 1910 a 1950

Aunque ahora aceptada, la teoría de la deriva continental fue rechazada durante muchos años, considerándose insuficiente la evidencia a su favor. Un problema era que faltaba una fuerza impulsora plausible. Un segundo problema era que la estimación de Wegener de la velocidad del movimiento continental, 250 cm/año, era inverosímilmente alta. (La tasa actualmente aceptada para la separación de las Américas de Europa y África es de unos 2,5 cm/año). Además, Wegener fue tratado con menos seriedad porque no era geólogo. Incluso hoy en día, los detalles de las fuerzas que impulsan las placas son poco conocidos.

El geólogo británico Arthur Holmes defendió la teoría de la deriva continental en un momento en que estaba profundamente pasada de moda. Propuso en 1931 que el manto de la Tierra contenía células de convección que disipaban el calor producido por la desintegración radiactiva y movían la corteza en la superficie. Sus Principios de geología física, que finaliza con un capítulo sobre la deriva continental, se publicó en 1944.

Los mapas geológicos de la época mostraban enormes puentes terrestres que cruzaban los océanos Atlántico e Índico para dar cuenta de las similitudes de la fauna y la flora y las divisiones del continente asiático en el período Pérmico, pero no tenían en cuenta la glaciación en India, Australia y Sudáfrica.

Los fijistas

Hans Stille y Leopold Kober se opusieron a la idea de la deriva continental y trabajaron en un modelo de geosinclinal "fijista" con la contracción de la Tierra jugando un papel clave en la formación de orógenos. Otros geólogos que se opusieron a la deriva continental fueron Bailey Willis, Charles Schuchert, Rollin Chamberlin, Walther Bucher y Walther Penck. En 1939 se celebró en Frankfurt una conferencia geológica internacional. Esta conferencia llegó a estar dominada por los fijistas, especialmente porque los geólogos especializados en tectónica eran todos fijistas excepto Willem van der Gracht. Las críticas a la deriva continental y el movilismo fueron abundantes en la conferencia no solo por parte de los tectonistas sino también desde las perspectivas sedimentológica (Nölke), paleontológica (Nölke), mecánica (Lehmann) y oceanográfica (Troll, Wüst).Hans Cloos, el organizador de la conferencia, también era un fijista que, junto con Troll, sostenía la opinión de que, a excepción del Océano Pacífico, los continentes no eran radicalmente diferentes de los océanos en su comportamiento. La teoría mobilista de Émile Argand para la orogenia alpina fue criticada por Kurt Leuchs. Los pocos vagabundos y movilizadores en la conferencia apelaron a la biogeografía (Kirsch, Wittmann), paleoclimatología (Wegener, K), paleontología (Gerth) y mediciones geodésicas (Wegener, K).F. Bernauer comparó correctamente a Reykjanes en el sudoeste de Islandia con la Cordillera del Atlántico Medio, argumentando con esto que el fondo del Océano Atlántico estaba experimentando una extensión al igual que Reykjanes. Bernauer pensó que esta extensión había desplazado a los continentes a una distancia de entre 100 y 200 km, el ancho aproximado de la zona volcánica de Islandia.

David Attenborough, que asistió a la universidad en la segunda mitad de la década de 1940, contó un incidente que ilustraba su falta de aceptación entonces: "Una vez le pregunté a uno de mis profesores por qué no nos hablaba de la deriva continental y me dijo, con desdén, que si pudiera probar que había una fuerza que podía mover continentes, entonces él podría pensar en ello. La idea era pura fantasía, me informaron".

Todavía en 1953, solo cinco años antes de que Carey introdujera la teoría de la tectónica de placas, el físico Scheidegger rechazó la teoría de la deriva continental por los siguientes motivos.

• Primero, se había demostrado que las masas flotantes en un geoide en rotación se acumularían en el ecuador y permanecerían allí. Esto explicaría uno, pero sólo uno, episodio de formación de montañas entre cualquier par de continentes; no tuvo en cuenta episodios orogénicos anteriores.
• En segundo lugar, las masas que flotan libremente en un sustrato fluido, como los icebergs en el océano, deberían estar en equilibrio isostático (en el que las fuerzas de la gravedad y la flotabilidad están equilibradas). Pero las mediciones gravitatorias mostraron que muchas áreas no están en equilibrio isostático.
• En tercer lugar, estaba el problema de por qué algunas partes de la superficie de la Tierra (corteza) deberían haberse solidificado mientras que otras partes aún eran fluidas. Varios intentos de explicar esto fracasaron en otras dificultades.

Camino a la aceptación

Desde la década de 1930 hasta finales de la década de 1950, los trabajos de Vening-Meinesz, Holmes, Umbgrove y muchos otros describieron conceptos que eran cercanos o casi idénticos a la teoría moderna de la tectónica de placas. En particular, el geólogo inglés Arthur Holmes propuso en 1920 que las uniones de placas podrían estar bajo el mar, y en 1928 que las corrientes de convección dentro del manto podrían ser la fuerza impulsora. Las opiniones de Holmes fueron particularmente influyentes: en su libro de texto más vendido, Principios de geología física, incluyó un capítulo sobre la deriva continental, proponiendo que el manto de la Tierra contenía células de convección que disipaban el calor radiactivo y movían la corteza en la superficie. La propuesta de Holmes resolvió la objeción del desequilibrio de fase (se evitó que el fluido subyacente se solidificara mediante el calentamiento radiactivo del núcleo). Sin embargo, la comunicación científica en los años 30 y 40 fue inhibida por la Segunda Guerra Mundial, y la teoría aún requería trabajo para evitar tropezar con las objeciones de la orogenia y la isostasia. Peor aún, las formas más viables de la teoría predijeron la existencia de límites de celdas de convección que se adentraban profundamente en la tierra, que aún no se habían observado.

En 1947, un equipo de científicos dirigido por Maurice Ewing confirmó la existencia de una elevación en el Océano Atlántico central y descubrió que el suelo del fondo marino debajo de los sedimentos era química y físicamente diferente de la corteza continental. A medida que los oceanógrafos continuaron batimétricamente las cuencas oceánicas, se detectó un sistema de dorsales oceánicas. Una conclusión importante fue que a lo largo de este sistema se estaba creando un nuevo suelo oceánico, lo que condujo al concepto de la "Gran Grieta Global".

Mientras tanto, los científicos comenzaron a reconocer extrañas variaciones magnéticas en el fondo del océano utilizando dispositivos desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos. Durante la próxima década, se hizo cada vez más claro que los patrones de magnetización no eran anomalías, como se había supuesto originalmente. En una serie de artículos de 1959 a 1963, Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine, Matthews y Morley se dieron cuenta colectivamente de que la magnetización del fondo del océano formaba patrones extensos parecidos a una cebra: una franja exhibiría una polaridad normal y la contigua rayas polaridad invertida. La mejor explicación fue la hipótesis de la "cinta transportadora" o Vine-Matthews-Morley. El nuevo magma de las profundidades de la Tierra se eleva fácilmente a través de estas zonas débiles y finalmente entra en erupción a lo largo de la cresta de las dorsales para crear una nueva corteza oceánica. La nueva corteza es magnetizada por el campo magnético terrestre, que sufre inversiones ocasionales. Luego, la formación de una nueva corteza desplaza la corteza magnetizada, similar a una cinta transportadora, de ahí el nombre.

Sin alternativas viables para explicar las rayas, los geofísicos se vieron obligados a concluir que Holmes tenía razón: las fisuras oceánicas eran sitios de orogenia perpetua en los límites de las celdas de convección. En 1967, apenas dos décadas después del descubrimiento de las fisuras oceánicas y una década después del descubrimiento de las rayas, la tectónica de placas se había convertido en un axioma para la geofísica moderna.

Además, Marie Tharp, en colaboración con Bruce Heezen, quien inicialmente ridiculizó las observaciones de Tharp de que sus mapas confirmaban la teoría de la deriva continental, proporcionó una corroboración esencial, utilizando sus habilidades en cartografía y datos sismográficos, para confirmar la teoría.

Evidencia moderna

Al geofísico Jack Oliver se le atribuye haber proporcionado evidencia sismológica que respalda la tectónica de placas que abarcó y reemplazó la deriva continental con el artículo "Seismology and the New Global Tectonics", publicado en 1968, utilizando datos recopilados de estaciones sismológicas, incluidas las que instaló en el Pacífico Sur.. La teoría moderna de la tectónica de placas, refinando a Wegener, explica que hay dos tipos de corteza de diferente composición: la corteza continental y la corteza oceánica, ambas flotando sobre un manto "plástico" mucho más profundo. La corteza continental es inherentemente más ligera. La corteza oceánica se crea en los centros de expansión y esto, junto con la subducción, impulsa el sistema de placas de manera caótica, lo que da como resultado una orogenia continua y áreas de desequilibrio isostático.

La evidencia del movimiento de los continentes en las placas tectónicas ahora es extensa. Fósiles de plantas y animales similares se encuentran alrededor de las costas de diferentes continentes, lo que sugiere que alguna vez estuvieron unidos. Los fósiles de Mesosaurus, un reptil de agua dulce parecido a un pequeño cocodrilo, encontrado tanto en Brasil como en Sudáfrica, son un ejemplo; otro es el descubrimiento de fósiles del reptil terrestre Lystrosaurus en rocas de la misma edad en lugares de África, India y la Antártida. También hay evidencia viva, con los mismos animales encontrados en dos continentes. Algunas familias de lombrices de tierra (como Ocnerodrilidae, Acanthodrilidae, Octochaetidae) se encuentran en América del Sur y África.

La disposición complementaria de los lados enfrentados de América del Sur y África es obvia pero una coincidencia temporal. En millones de años, la tracción de losas, el empuje de las crestas y otras fuerzas de la tectonofísica separarán y rotarán aún más esos dos continentes. Fue esa característica temporal la que inspiró a Wegener a estudiar lo que él definió como deriva continental, aunque no vivió para ver que su hipótesis fuera generalmente aceptada.

La distribución generalizada de sedimentos glaciales permocarboníferos en América del Sur, África, Madagascar, Arabia, India, la Antártida y Australia fue una de las principales pruebas de la teoría de la deriva continental. La continuidad de los glaciares, inferida de las estrías y depósitos glaciares orientados llamados tillitas, sugirió la existencia del supercontinente de Gondwana, que se convirtió en un elemento central del concepto de deriva continental. Las estrías indicaron un flujo glacial que se alejaba del ecuador y se dirigía hacia los polos, según las posiciones y orientaciones actuales de los continentes, y apoyaba la idea de que los continentes del sur habían estado previamente en ubicaciones dramáticamente diferentes que eran contiguas entre sí.