Ovatko mantereet liikkeessä?
OLETKO milloinkaan pannut merkille katsoessasi Atlantin valtameren karttaa, kuinka Etelä-Amerikan itärannikko näyttää sopivan yhteen Afrikan länsirannikon kanssa? Jos sovitat Brasilian kyttyrän Afrikan Guineanlahteen, rantaviiva koko matkalla Guyanasta Argentiinaan sopii hämmästyttävän hyvin yhteen Ghanasta Kapkaupunkiin ulottuvan ääriviivan kanssa. Nämä kaksi mannerta näyttävät kuin jättiläismäisen palapelin osilta.
Huomatessasi tämän mielessäsi käväisi ehkä ajatus, että Etelä-Amerikka ja Afrikka ovat saattaneet joskus olla todellisuudessa yhdessä ja jostakin syystä ne repeytyivät ja ajautuivat erilleen. Todennäköisesti kuitenkin hylkäsit ajatuksen mielettömänä, pelkästään merkillisenä yhteensattumana.
Mutta tiedätkö, että useimmat geologit harkitsevat tätä ajatusta nykyään vakavasti? Teoria, jonka mukaan mantereet todellakin liikkuvat maankuoren alapuolella olevan nestemäisen vaipan pinnalla eri suuntiin, on yleisesti hyväksytty vuodesta 1960 lähtien.
Mannerliikuntoteoria
Teoriaa ei esittänyt ensin geologi, vaan meteorologi, saksalainen Alfred Wegener. Hänen mukaansa eivät ainoastaan Etelä-Amerikka ja Afrikka olleet kerran toisiinsa liittyneinä, vaan kaikki mantereet ovat muodostaneet yhden suunnattoman mantereen. Hän nimitti tätä muinaista oletettua mannerta Pangaiaksi (merkitsee ’koko maa’). Hän havaitsi, että mantereet sopivat paremmin yhteen, kun käytettiin mannerrinteiden ääriviivoja eikä nykyisiä rantaviivoja.
Nykyään geologit käyttävät tietokoneita sovittaakseen mannerten ääriviivat mahdollisimman tarkoin toisiinsa. Eräässä oletetun muinaisen suurmantereen tyypillisessä rekonstruktiossa Pohjois-Amerikan kaakkoisrannikko on vasten Afrikan luoteisrannikkoa. Euraasia on kiertynyt Espanjan ympäri, niin että Euroopan länsirannikko painautuu vasten Newfoundlandia ja Grönlantia. Etelämanner on vasten Kaakkois-Afrikkaa, ja Australia puolestaan on painautuneena Etelämantereen vastakkaiseen sivuun.
Kun Wegener ensi kerran esitti tämän vallankumouksellisen käsityksen vuonna 1912, se herätti geologien piirissä sekalaisia tunteita. Jokainen teoria, joka on vastoin tieteessä vallitsevia käsityksiä, on yleensä saanut varovaisen vastaanoton. Mannerliikuntoteoria sai jopa tavallista kylmemmän vastaanoton ehkä siksi, että sen tekijä ei ollut geologien omasta piiristä. Vaikka tämän teorian tukena oli varteenotettavaa todistusaineistoa, oli toisaalta ”todistettu” matemaattisesti, että maan kuori on liian luja salliakseen minkäänlaista mannerten sivuttaisliikettä. Kysyttiin myös, mistä olisi lähtöisin sellainen voima, joka työntäisi mantereita suuntaan tai toiseen. Kukaan ei voinut esittää mitään, mikä olisi kestänyt tarkemman tutkimuksen. Arvossa pidetyt tiedemiehet jättivät vähitellen ajatuksen vaille huomiota.
Teoriaa tukeva todiste: yhdenmukaisuus
Miksi geologit ovat sitten muuttaneet käsityksensä mannerliikunnosta? Ensiksikin on vähitellen kertynyt monenlaisia todisteita, joiden he ovat havainneet olevan vaikeasti selitettävissä millään muulla tavalla. Niiden joukossa ovat geologisten muodostumien ja fossiiliesiintymien samankaltaisuus mantereilla, jotka ovat nyt kaukana toisistaan, sekä myös maan magneettisten napojen vaelteleminen.
Yhtenä esimerkkinä geologisesta yhdenmukaisuudesta mainitaan sarja sedimenttikerrostumia, jotka ovat laskeutuneet pohjaan paleotsooiseksi maailmankaudeksi nimitettynä geologisena ajanjaksona ja myöhemmin tulleet näkyviin vuorijonojen kohotessa. Appalakkien vuoristosta Pohjois-Amerikan itäosasta löytyy punaisen hiekkakiven muodostamia kerrostumia, harmaata savikiveä ja hiilikerroksia, ja nämä jatkuvat Grönlannin itäosaan. Niitä löytyy myös Brittein saarten ylängöiltä. Samankaltaisia sedimenttikivilajeja tavataan myös Kölin seuduilta Skandinaviasta ja Atlasvuorilta Luoteis-Afrikasta. Kaikkien näiden kivilajimuodostumien ajatellaan kuuluneen teoreettisen alkumantereen Pangaian yhtäjaksoiseen vuoristoon, jonka jäännökset ovat nyt hajallaan kolmella mantereella.
Näissä kerrostumissa Atlantin molemmilla puolilla havaitun fossiilien samankaltaisuuden katsotaan myös todistavan teorian puolesta. Kerrostumissa on runsaasti kalojen ja maakasvien fossiileja, ja ne kertovat myös kokonaisista korkeiden saniaispuiden ja suurten suomupuiden metsistä. Yksi usein esimerkkinä mainittu todiste fossiilien yhdenmukaisuudesta on mesosaurus, pieni dinosaurus, joka eli niin sanottuna paleotsooisena maailmankautena. Sen fossiileja löytyy Lounais-Afrikasta ja Brasiliasta, mutta niitä ei ole löydetty muista osista maailmaa. Jos Etelä-Amerikka ja Afrikka olivat yhdessä tuohon aikaan, niin mesosauruksen levinneisyysalue olisi ollut yksi yhtenäinen alue.
Magneettisten napojen vaeltelu
Vielä vakuuttavampi todiste on saatu tutkimuksissa, jotka koskevat napojen vaeltelun salaperäistä ilmiötä. Uskomus, että maapallon magneettiset navat ovat siirtyneet, perustuu vulkaanisten kivilajien magneettisuuden mittauksiin. Kun kuuma kiviaines jäähtyy magneettikentässä, se jää heikosti magneettiseksi, koska kiviaineksessa olevat magnetoituvat mineraalihiukkaset järjestäytyvät magneettikentän suuntaisesti. ”Jäätyneen kompassin” tavoin tämä osoittaa maan magneettikentän suunnan aikana, jolloin kivilaji muodostui.
Saattaisi otaksua, että kaikki tällaiset fossiilikompassit osoittaisivat pohjoista kohti, mutta yllättävää kyllä eri geologisten aikakausien kivilajien ilmaisema magneettikenttä näyttää moniin eri suuntiin. On aivan kuin magneettinen napa vaeltelisi laajalti ja päämäärättä yli koko maan – siitä johtuu ilmaisu ”napojen vaeltamisesta”.
Mutta kun suunnat järjestetään kivilajien todennäköisten peräkkäisten ikämäärien mukaan, havaitaan, että napa seuraakin selvää reittiä ajanjaksosta toiseen. Lisäksi kun kivilajien magneettisuutta mitataan saman mantereen toisissa paikoissa, huomataan, että ne seuraavat johdonmukaisesti samaa reittiä.
Tämä havainto saattoi geofyysikon ymmälle. Vaikka kukaan ei tiedäkään, mikä aiheuttaa maan magneettikentän, näyttää kuitenkin siltä, että sen täytyy olla jossakin yhteydessä maan pyörimiseen, ja on vaikea uskoa, että magneettinen napa voi siirtyä kovin kauas maantieteellisestä navasta – ei varmasti ainakaan päiväntasaajan poikki, kuten ”kivilajikompassit” osoittivat. Magneettisten napojen mutkittelevat reitit voitaisiin tietysti selittää yhtä hyvin siten, että napa olisi pysynyt paikallaan mutta mantereet olisivat liukuneet yli maapallon pinnan, mutta siihen tuntui olevan vielä vaikeampaa uskoa.
Siihen oli kuitenkin pakko uskoa, kun havaittiin, että magneettisuuden mittaukset eri mantereilla antoivat yleensä tulokseksi täysin erilaisia napareittejä. Tämä ei voisi olla selitettävissä navan liikkumisella, koska maapallolla on vain yksi pohjoisnapa eikä se voi liikkua useaan eri suuntaan samanaikaisesti. Tämä antoi geologeille vahvan todisteen siitä, että mantereet olivat todella liikkuneet toisistaan riippumatta useita tuhansia kilometrejä.
Todistusaineistoa valtamerten pohjasta
Uusi todiste, joka lopullisesti käännytti geologit uskomaan mannerten liikkumiseen, saatiin meren pohjasta. Merenpohjien tutkimus pääsi todella vauhtiin Kansainvälisenä geofysiikan vuonna 1957–58. Valtamerentutkijat käyttivät tarkkoja luotauslaitteita kartoittaakseen merenpohjia. He tutkivat kaikuluotauksilla sekä pohjan sedimenttikerrostumaa että sen alla olevan basalttiperuskallion paksuutta. He tulivat hämmästyttävään johtopäätökseen: valtameren pohja ei olekaan pysyvästi kiinteytynyt, vaan sitä näyttää muodostuvan jatkuvasti tietyissä reunavyöhykkeissä, ja se näyttää leviävän maailmanlaajuisessa mitassa.
Tarkastelkaamme havaintoja, jotka johtivat tähän hämmästyttävään olettamukseen. Ensimmäinen vihje oli pitkä vuorijono eli selänne keskellä Atlantin valtamerta. Geologit lähtivät sieltä ja kartoittivat vähitellen valtamerten keskellä kulkevan selännesarjan, joka sananmukaisesti kiertää koko maapallon ympäri. Tyypillinen selänne kohoaa noin viiden kilometrin syvyydestä valtameren pohjasta noin kolmen kilometrin korkuiseksi harjanteeksi. Sen molemmilla puolilla on satoja kilometrejä leveälti kumpuilevaa maastoa. Silmiinpistävän yksityiskohdan muodostaa rotko, joka kulkee aivan pitkin selänteen harjaa jakaen sen täten kahdeksi yhdensuuntaiseksi vuorenharjanteeksi.
Merenpinnasta suoritettua kaikuluotausta on täydennetty käyttämällä aluksia, joissa on laitteet reikien poraamiseksi meren pohjaan. Monista valtameren osista niillä on saatu pohjasta jopa 460 metrin mittaisia näytteitä tarkempia tutkimuksia ja analyysejä varten. Nämä tutkimukset paljastavat, että itse selänteet ovat pelkästään vulkaanista kivilajia ja että sedimentti alkaa varsinaisesti vasta noin 100 kilometrin päässä selänteen molemmilla puolilla. Tutkimukset osoittavat sedimenttikerrostumien kasvavan kauempana ja saavuttavan yli puolentoista kilometrin paksuuden.
Näiden selänteiden läheisyydessä tehdyt magneettiset mittaukset johtivat vielä yhteen hätkähdyttävään havaintoon. On olemassa selänteiden kanssa yhdensuuntaisia kalliokaistaleita, joissa on käänteinen magneettisuus. On kuin pohjois- ja etelänavat olisivat vaihtaneet paikkaa, kun nämä kalliot muodostuivat. Tätä käänteistä magnetoitumista oli aikaisemmin havaittu joissakin vulkaanisissa laavavirroissa, mutta valtamerten selänteiden tuntumaan näyttää merenpohjalle jähmettyneen yhtäjaksoinen sarja normaalin ja käänteisen magneettikentän merkkejä. Minkäänlaista selitystä tälle salaperäiselle vaihtumiselle ei tunneta; kukaan ei edes tiedä, miksi maapallolla yleensä on magneettikenttä – vielä vähemmän, miksi se kääntyy vastakkaiseksi. Se on vain sellainen luomakunnan tosiasia, jonka olemassaolo todetaan.
Merenpohjan leviäminen
Geologit selittävät kaikki nämä kolme havaintoa yhdellä ainoalla olettamuksella, jota nimitetään merenpohjan leviämiseksi. He olettavat, että valtamerten keskiselännettä muodostuu jatkuvasti magmasta, joka purkautuu maapallon plastisesta vaipasta ylös maan kuoressa olevan halkeaman läpi, ja että valtameren pohja loittonee halkeaman molemmille puolille sitä mukaa kuin sitä muodostuu. Syntyvä uusi kallioperä on puhdasta ja sedimentti kerrostuu sen pinnalle vähitellen ja käy havaittavaksi vasta sitten, kun uusi kallioperä on ollut paljaana jonkin aikaa ja etääntynyt selänteestä. Yhdensuuntaiset normaalin ja käänteisen magneettisuuden vyöhykkeet ovat johtuneet ulos purkautuvan magman jähmettymisestä eri aikoina – silloin kun maapallon navat olivat normaalit ja kun ne olivat käänteiset.
Tutkimustulokset osoittavat, että nykyään Atlantin valtameren pohja leviää vähän yli 2,5 senttimetriä ja Tyynenmeren noin 15 senttimetriä vuodessa. Mutta jos maapalloon on muodostumassa uutta kuorta merenpohjaan näin hämmästyttävässä mitassa, täytyy osan sen vanhasta kuoresta vastaavasti hävitä jossain muualla. Maapallon kokonaispinta-alahan ei ole lisääntymässä. Geofyysikot ajattelevat tämän tapahtuvan ns. alityöntövyöhykkeissä, joissa osa kuoresta työntyy toisen osan alle ja laskeutuu alas maan kuumaan sisustaan, jossa se sulaa ja häviää jälleen nestemäiseen vaippaan. He uskovat, että tämä ei ole rauhallinen tapahtumasarja, vaan että siihen liittyy maanjäristyksiä ja tulivuorenpurkauksia. Se muovaa syviä valtamerihautoja ja korkeita vuorijonoja alityöntövyöhykkeiden tuntumaan.
Tektonisten laattojen teoria
Valtamerten keskiselänteiden ja alityöntövyöhykkeiden mukaan geologit ovat jakaneet maapallon pinnan kuuteen suureen (ja moneen pienempään) jäykkään laattaan. He väittävät näiden laattojen kasvavan jatkuvasti selänteitten kohdalla ja siirtyvän kuin kuljetushihnalla vasten muiden laattojen rajapintoja, joissa toinen laatoista työntyy toisen alle maapallon vaippaan ja sulaa. Nämä laatat kannattavat mantereita kuten jäälautta eskimon iglua.
Tätä nimitetään tektonisten laattojen teoriaksi. Sana ’tektoninen’ on johdettu kreikkalaisesta ”rakentajaa” tarkoittavasta sanasta. Sekä mannerliikunto että merenpohjan leviäminen ovat osa tätä laajempaa teoriaa.
Tarkastelkaamme muutamia esimerkkejä siitä, miten tätä teoriaa käytetään selittämään havaittuja yksityiskohtia maan kuoresta. Amerikan laattaa, joka kantaa Pohjois- ja Etelä-Amerikkaa sekä Atlantin valtameren läntistä puoliskoa, muodostuu teorian mukaan jatkuvasti lisää Keski-Atlantin selänteessä, ja se on siirtymässä länteen. Pienempi laatta, jota syntyy lisää itäiseltä Tyyneltämereltä, törmää yhteen Amerikan laatan kanssa pitkin Etelä-Amerikan länsirannikkoa ja työntyy sen alle. Tämän oletetaan aiheuttavan syvän valtamerihaudan Etelä-Amerikan rannikon edustalla ja nostavan Andit Amerikan mantereiden korkeimmaksi vuorijonoksi. Valtameren alla olevan laatan murentuminen aiheuttaa usein toistuvia maanjäristyksiä kaikkialla Tyynenmeren rannikkoseudulla. Kun kevyempi kiviaines, teorian mukaan, jatkaa kulkuaan vaippaan ja sulaa, se nousee yllään olevan mannerkuoren halkeamien kautta pintaan ja muodostaa tulivuoria Etelä-Amerikan Kordillieereilla eli Andeilla.
Valtamerellisen keskiselänteen yksityiskohtainen kartta osoittaa, että se ei ole täysin yhtenäinen linja, vaan polveilee lukuisina kohtisuorassa kulmassa olevina siirroksina. Näiden ns. transformien siirrosten kohdalla kaksi laattaa liikkuu teorian mukaan vaakasuorassa tasossa toistensa sivuitse. Geologien mukaan tästä liikkeestä syntyvä kitka on yksi syy maanjäristyksiin. Yksi pisimmistä tällaisista vaakasuorista siirrosvyöhykkeistä sijaitsee Amerikan laatan ja Tyynenmeren laatan välissä pitkin Pohjois-Amerikan länsirannikkoa. Tätä linjaa pitkin, jonka kalifornialaiset tuntevat San Andreaan siirroksena, Tyynenmeren laatta siirtyy Amerikan laatan suhteen luoteeseen noin 5 senttimetriä vuodessa. Tästä johtuvat jännitykset aiheuttavat usein toistuvia maanjäristyksiä.
San Franciscon kaupunki sijaitsee tämän siirrosvyöhykkeen päällä, ja Kalifornian eteläinen rannikko sijaitsee sen länsipuolella, Tyynenmeren laatalla. Jos nykyinen liike ei keskeydy, voidaan siis ennustaa, että jossain kaukaisessa tulevaisuudessa Los Angeles tulee sijaitsemaan lähellä San Franciscon nykyistä paikkaa.
Todisteet siitä, että joissakin paikoissa oli kerran hyvin paljon nykyisestä poikkeava ilmasto, sopivat myös geologien mielestä mannerliikuntoteoriaan. Oletetussa Pangaiassa nykyajan mantereet, Etelämannerta lukuun ottamatta, olivat kaikki paljon nykyistä etelämpänä. Pohjois-Amerikka ja Pyreneitten niemimaa olivat päiväntasaajalla. Etelä-Amerikka, Afrikka, Intia ja Australia olivat kaikki ryhmittyneenä Etelämantereen ympärille eteläisellä napa-alueella.
Tuleeko teoria kestämään?
Tiedemiehet ovat tyytyväisiä sellaisen teorian löytymisestä, joka ilmeisesti liittää yhteen monia erilaisia tiedon osasia yhdeksi kokonaiskuvaksi. He uskovat laattatektoniikkateorian aikaansaaneen tämän geologiassa. Mutta merkitseekö tämä sitä, että se on siksi lopullinen ja oikea vastaus? Ei välttämättä.
Siitä huolimatta että teoria näyttää saaneen laajalti suopean vastaanoton, on olemassa vielä monia tiedon osasia, jotka eivät sovi siihen. Geologit kiistelevät yksityiskohtien tulkinnasta. Tutkimustyön jatkuessa voidaan joihinkin näistä kysymyksistä ehkä löytää sellainen vastaus, joka on sopusoinnussa tämän teorian kanssa. Voi toisaalta olla niin, että jäljelle jää sitkeitä tosiseikkoja, joita ei voidakaan saada sopusointuun sen kanssa.
Myönnetään, että teorialla nykyisessä muodossaan on yksi merkittävä heikkous. Ei ole pystytty selvittämään voimia, jotka aiheuttavat magman purkautumisen ylöspäin selänteissä. Jotkut geologit ovat tyytyneet yleiseen käsitykseen, jonka mukaan se aiheutuu maapallon vaipan sisällä tapahtuvista konvektiovirtauksista. Mutta mikä aiheuttaa konvektion ja miksi sen luonne muuttuu? Kun tätä ajatusta tarkastellaan yksityiskohtaisesti, se ei kestä. Konvektiovirtaus nousee ilmassa tai vedessä keskusakselin ympärillä, ei pitkässä ja ohuessa kerrostumassa, joka muodostaisi selänteen. Ja on vielä vaikeampaa kuvitella, miten konvektiovirtaukset voisivat aikaansaada vaakasuorissa siirrosvyöhykkeissä tapahtuvia muutoksia.
Professorit Flint ja Skinner Yhdysvaltain Yalen yliopistosta esittävät kirjassaan seuraavan varoituksen:
”Laattatektoniikkateoria näyttää antavan vastaukset niin moniin kysymyksiin, että meillä on kiusaus uskoa sen olevan kauan kaivattu yhdistävä teoria, joka selittää litosfäärin [maapallon kiinteä uloin kerros sen kuori mukaan luettuna]. Meidän on kuitenkin oltava varovaisia. Toiset teoriat ovat myös näyttäneet erittäin lupaavilta, ja kuitenkin ne ovat ajan mittaan osoittautuneet vääriksi. Laattatektoniikkateoria on yhä vain teoria.” – Physical Geology.
Riippumatta siitä, säilyykö laattatektoniikkateoria ajan mittaan hengissä ja osoittautuuko se tarkemmin tutkittaessa oikeaksi vai ei, meillä on yllin kyllin todisteita maan Luojan suuresta voimasta ja viisaudesta. Psalmista kirjoitti hänestä: ”Muinoin sinä perustit maan, ja taivaat ovat sinun käsialasi.” (Ps. 102:26) Nykyajan geologit ovat yhä sanattomia Jehovan tuhansia vuosia sitten Jobille tekemien kysymysten edessä: ”Missä olit silloin, kun minä maan perustin? Ilmoita se, jos ymmärryksesi riittää. Kuka on määrännyt sen mitat – tottapa sen tiedät – tahi kuka on vetänyt mittanuoran sen ylitse? Mihin upotettiin sen perustukset, tahi kuka laski sen kulmakiven?” – Job 38:4–6.