2.1: Hipótesis de deriva continental de Alfred Wegener

Alfred Wegener (1880-1930) fue un científico alemán que se especializó en meteorología y climatología. Su destreza para cuestionar ideas aceptadas comenzó en 1910 cuando no estuvo de acuerdo con la explicación de que el Puente Terrestre de Bering estaba formado por isostasia y que puentes terrestres similares alguna vez conectaban los continentes [1]. Después de revisar la literatura científica, publicó una hipótesis que afirmaba que los continentes estaban originalmente conectados y luego se separaron. Si bien no tenía el mecanismo preciso elaborado, su hipótesis estaba respaldada por una larga lista de evidencias.

Figura\(\PageIndex{1}\): Wegener más tarde en su vida, ca. 1924-1930.

Evidencia temprana de hipótesis de deriva continental

Figura\(\PageIndex{2}\): Mapa de Snider-Pellegrini que muestra el ajuste continental y la separación, 1858.

La primera prueba de Wegener fue que las costas de algunos continentes encajan como piezas de un rompecabezas. La gente notó las similitudes en las costas de América del Sur y África en los primeros mapas del mundo, y algunos sugirieron que los continentes habían sido destrozados [3]. Antonio Snider-Pellegrini realizó trabajos preliminares sobre la separación continental y el emparejamiento de fósiles en 1858.

Figura\(\PageIndex{3}\): Mapa de elevaciones mundiales. Tenga en cuenta el azul claro, que son plataformas continentales inundadas por aguas poco profundas del océano. Estos muestran las verdaderas formas de los continentes.

Lo que Wegener hizo de manera diferente fue sintetizar una gran cantidad de datos en un solo lugar. Utilizó los verdaderos bordes de los continentes, a partir de las formas de las plataformas continentales [4]. Esto resultó en un mejor ajuste que los esfuerzos anteriores que trazaron las costas existentes [5].

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Figura\(\PageIndex{4}\): Imagen que muestra fósiles que conectan los continentes de Gondwana (los continentes meridionales de Pangea).

Wegener también recopiló evidencia comparando rocas similares, montañas, fósiles y formaciones glaciales a través de los océanos. Por ejemplo, los fósiles del primitivo reptil acuático Mesosaurus se encontraron en las costas separadas de África y Sudamérica. Se encontraron fósiles de otro reptil, Lystrosaurus, en África, India y Antártida. Señaló que se trataba de criaturas terrestres que no podían haber nadado a través de todo un océano.

Los opositores a la deriva continental insistieron en que los puentes terrestres transoceánicos permitían que los animales y las plantas se movieran entre continentes Los puentes terrestres finalmente se erosionaron, dejando los continentes permanentemente separados. El problema con esta hipótesis es la improbabilidad de que un puente terrestre sea alto y lo suficientemente largo como para extenderse a través de un océano amplio y profundo.

Más apoyo a la deriva continental provino de la desconcertante evidencia de que los glaciares alguna vez existieron en áreas normalmente muy cálidas en el sur de África, India, Australia y Arabia. Estas anomalías climáticas no podían explicarse por puentes terrestres. Wegener encontró evidencia similar cuando descubrió fósiles de plantas tropicales en la región congelada del Círculo Polar Ártico. A medida que Wegener recopilaba más datos, se dio cuenta de que la explicación que mejor se adaptaba a todas las observaciones climáticas, rocosas y fósiles involucraba continentes en movimiento.

Mecanismo propuesto para la deriva continental

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Figura\(\PageIndex{5}\): [Click to Animate] Animación de la idea básica de convección: una fuente de calor desigual en un fluido provoca el levantamiento de material junto al calor y material que se hunde lejos del calor.

El trabajo de Wegener fue considerado una teoría de la ciencia flequillo durante toda su vida. Uno de los mayores defectos en su hipótesis fue la incapacidad de proporcionar un mecanismo de cómo se movían los continentes. Obviamente, los continentes no parecían moverse, y cambiar las mentes conservadoras de la comunidad científica requeriría evidencia excepcional que respaldara un mecanismo creíble. Otros seguidores procontinentales de la deriva utilizaron la expansión, la contracción o incluso el origen de la luna para explicar cómo se movían los continentes. Wegener utilizó fuerzas centrífugas y precesión, pero se demostró que este modelo era incorrecto [7]. También especuló sobre la expansión del fondo marino, con indicios de convección, pero no pudo fundamentar estas propuestas [8]. Resulta que el conocimiento científico actual revela que la convección es la fuerza principal en los movimientos de las placas de conducción.

Desarrollo de la Teoría Tectónica de Placas

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Figura\(\PageIndex{6}\): Mediciones GPS de movimientos de placa.

Wegener murió en 1930 en una expedición en Groenlandia. Mal respetado en su vida, Wegener y sus ideas sobre continentes en movimiento parecían destinados a perderse en la historia como ciencia marginal. Sin embargo, en la década de 1950, comenzaron a gotear pruebas que hicieron de la deriva continental una idea más viable. En la década de 1960, los científicos habían acumulado suficiente evidencia para apoyar el mecanismo faltante, a saber, la propagación del fondo marino, para que la hipótesis de Wegener sobre la deriva continental fuera aceptada como la teoría de la tectónica de placas. Los análisis de datos GPS y sísmicos en curso continúan respaldando esta teoría. La siguiente sección proporciona las piezas de evidencia que ayudaron a transformar la noción salvaje de un hombre en una teoría científica.

Mapeo de los Suelos Oceánicos

Figura\(\PageIndex{7}\): La química compleja alrededor de las crestas oceánicas.

En 1947 los investigadores comenzaron a utilizar una adaptación de SONAR para mapear una región en medio del Océano Atlántico con propiedades topográficas y térmicas mal entendidas [9]. A partir de esta información, Bruce Heezen y Marie Tharp crearon el primer mapa detallado del fondo oceánico para revelar la Cordillera del Atlántico Medio [10], una cordillera basáltica que abarcaba la longitud del Océano Atlántico, con química de rocas y dimensiones a diferencia de las montañas que se encuentran en los continentes. Inicialmente, los científicos pensaban que la cresta era parte de un mecanismo que explicaba las hipótesis de crecimiento en expansión de la Tierra o de la cuenca oceánica [11; 12]. En 1959, Harry Hess propuso la hipótesis de la propagación del fondo marino —que las crestas oceánicas representaban fábricas de placas tectónicas, donde una nueva placa oceánica salía de estas largas crestas volcánicas. Posteriormente, los científicos incluyeron fallas de transformación perpendiculares a las crestas para explicar mejor las diferentes tasas de movimiento entre las placas recién formadas [13]. Cuando se descubrieron epicentros sísmicos a lo largo de las crestas, se afianzó la idea de que los sismos estaban vinculados con el movimiento de las placas

El sedimento del fondo marino, medido por dragado y perforación, proporcionó otra pista. Los científicos alguna vez creyeron que los sedimentos se acumularon en los fondos oceánicos durante mucho tiempo en un ambiente estático. Cuando algunos estudios mostraron menos sedimentos de lo esperado, estos resultados se utilizaron inicialmente para argumentar en contra del movimiento continental [15; 16]. Con más tiempo, los investigadores descubrieron que estas capas de sedimentos más delgadas se ubicaban cerca de las crestas oceánicas, lo que indica que las crestas eran más jóvenes que el fondo oceánico circundante. Este hallazgo apoyó la idea de que el fondo marino no estaba fijo en un solo lugar [17].

Paleomagnetismo

Figura\(\PageIndex{8}\): El campo magnético de la Tierra, simplificado como barra magnética.

El fondo marino también fue mapeado magnéticamente. Los científicos habían sabido desde hacía tiempo de extrañas anomalías magnéticas que formaban un patrón rayado de filas simétricas a ambos lados de las crestas oceánicas medias. Lo que hizo que estas características fueran inusuales fue que los polos magnéticos norte y sur dentro de cada franja se invirtieron en filas alternas [18]. Para 1963, Harry Hess y otros científicos utilizaron estos patrones de inversión magnética para apoyar su modelo de propagación del fondo marino [19] (véase también Lawrence W. Morley [20]).

Figura\(\PageIndex{9}\): Esta animación muestra cómo los polos magnéticos se han movido a lo largo de 400 años.

El paleomagnetismo es el estudio de campos magnéticos congelados dentro de rocas, básicamente una brújula fosilizada. De hecho, la primera evidencia contundente para apoyar el movimiento de la placa provino del paleomagnetismo.

Las rocas ígneas que contienen minerales magnéticos como la magnetita suelen proporcionar los datos más útiles. En su estado líquido como magma o lava, los polos magnéticos de los minerales se alinean con el campo magnético de la Tierra. Cuando la roca se enfría y solidifica, esta alineación se congela en su lugar, creando un registro paleomagnético permanente que incluye la inclinación magnética relacionada con la latitud global y la declinación relacionada con el norte magnético.

Figura\(\PageIndex{10}\): El hierro de la roca solidificante conserva la polaridad magnética actual a medida que se forman nuevas placas oceánicas en las crestas oceánicas.

Los científicos habían notado desde hace algún tiempo que la alineación del norte magnético en muchas rocas no estaba cerca del norte magnético de la corriente terrestre. Algunos explicaron esto como parte del movimiento normal del polo norte magnético terrestre. Finalmente, los científicos se dieron cuenta de que agregar la idea de movimiento continental explicaba los datos mejor que solo el movimiento polar [21].

Zonas Wadati-Benioff

Figura\(\PageIndex{11}\): La zona de Wadati-Benioff, mostrando sismos siguiendo la losa subductora hacia abajo.

Alrededor de la misma época en que se estaban investigando las crestas oceánicas, otros científicos vincularon la creación de trincheras oceánicas y arcos insulares con la actividad sísmica y el movimiento de las placas tectónicas [22]. Varios grupos de investigación independientes reconocieron epicentros sísmicos rastrearon las formas de las placas oceánicas que se hundían en el manto. Estas profundas zonas sísmicas se congregaron en aviones que comenzaron cerca de la superficie alrededor de trincheras oceánicas y en ángulo bajo los continentes y los arcos isleños [23]. Hoy estas zonas sísmicas llamadas zonas Wadati-Benioff.

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Figura\(\PageIndex{12}\): J. Tuzo Wilson

Con base en la evidencia cada vez mayor, la teoría de la tectónica de placas continuó tomando forma. J. Tuzo Wilson fue el primer científico en armar todo el cuadro al proponer que la apertura y cierre de las cuencas oceánicas [24]. En poco tiempo, los científicos propusieron otros modelos que mostraban placas moviéndose unas con respecto a otras, con claros límites entre ellas [25]. Otros comenzaron a armar historias complicadas del movimiento de la placa tectónica [26]. La revolución tectónica de placas se había afianzado.

Referencias

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