Teoria ekspandującej Ziemi

Stadia rozwoju Ziemi wg teorii ekspansji Ziemi

Teoria ekspandującej Ziemi jest alternatywną dla teorii tektoniki płyt teorią geotektoniczną, traktującą o rozwoju Ziemi. Głównym założeniem tej teorii jest narastający od jury wzrost promienia Ziemi, tłumaczący odsuwanie się od siebie kontynentów.

Obecnie teoria ekspansji ma znikome poparcie wśród naukowców i prawie nie jest wykorzystywana w literaturze naukowej. Jednak jest kilku badaczy, którzy prowadzą intensywne badania i popularyzują tę koncepcję, krytykując jednocześnie teorię wędrówki płyt tektonicznych. Jednym z jej głównych teoretyków był prof. Samuel Carrey, a także odkrywcy tzw. spreadingu: Bruce Heezen i Maurice Ewing. Po raz pierwszy została opublikowana w 1898 przez Jana Jarkowskiego, obecnie jest rozwijana i popularyzowana w środowisku wrocławskim, przede wszystkim przez Jana Koziara.

Początkiem teorii ekspandującej Ziemi było odkrycie spreadingu – powstawania nowej skorupy ziemskiej typu oceanicznego – a skoro powstaje ogromna ilość nowej skorupy ziemskiej, to jej przyrost musi być rekompensowany, albo na drodze pochłaniania na podobną skalę skorupy w innych miejscach (co postuluje teoria płyt), albo poprzez przyrost promienia Ziemi i zwiększanie się powierzchni naszej planety. Wedle teorii ekspandującej Ziemi wyniki interpretacji obliczeń przyrostu skorupy oceanicznej wykazują, że przyrost promienia Ziemi wynosi obecnie ok. 2,6 cm w skali roku, co oznacza, że Ziemia miała przed jurą wielkość obecnego Merkurego.

Spis treści

[edytuj] Założenia teorii

Powstałe wskutek powiększania się Ziemi oceany wypełniły wody juwenilne – powstałe z magmy. Duże ilości zmineralizowanych, gorących wód tryskających spod dna oceanu odkryto w obrębie Grzbietu Śródatlantyckiego oraz w Morzu Czerwonym. Powiększanie się Ziemi wiąże się ze wzrostem masy Ziemi, rocznie odpowiadającym sześciennej kostce granitu o boku ok. 26 km. Co ciekawe, według tej teorii aż do końca ery paleozoicznej (ok. 250 mln lat temu) wzrost promienia Ziemi zachodził bardzo powoli; tempo wzrostu zaczęło przyspieszać z początkiem mezozoiku – proces ten zachodzi do dzisiaj, a jego tempo stale rośnie.

Wykres wzrostu promienia Ziemi (na podstawie prac J. Koziara)

Przyczyna ekspansji nie jest przez tę teorię wyjaśniona, oprócz stwierdzenia, że przyczyna znajduje się w jądrze Ziemi. Brak wyjaśnienia przyczyn ekspansji jest głównym argumentem jej przeciwników.

[edytuj] Argumenty zwolenników teorii

Przed jurą nie istniały jeszcze obecne baseny oceaniczne – najstarszy poznany fragment skorupy oceanicznej ma wiek jurajski, cała reszta jest młodsza;
Ameryka oddala się od Afryki i Azji północnej (Syberii), przez co Atlantyk i Ocean Lodowaty powiększają się, równocześnie Afryka oddala się od Azji, Australii i Antarktydy, przez co powiększa się również Ocean Indyjski, ale jednocześnie nie zmniejsza się Pacyfik;
Europa oddala się od Afryki, a równocześnie rozwijają się góry systemu alpejskiego w Europie i północnej Afryce;
Podobieństwo linii brzegowych sugeruje, że wszystkie kontynenty stykały się ze sobą, co w XIX wieku było tłumaczone hipotezą pomostową;
Odkryto "korzenie płyt litosfery" – chłodna część płaszcza sięgająca do głębokości 300-400 km, które uniemożliwiają ich dryfowanie i nie pozostawiają przestrzeni na zaistnienie tzw. "prądów konwekcyjnych";
Na powierzchni dna oceanicznego znajdują się plamy gorąca – tzw. Hot Spots, będące wylotami materii. Odległości między nimi stale się zwiększają, podczas gdy ich zakorzenienie w płaszczu jest stałe;
Afryka jest wyraźnie rozciągana;
Na gruncie teorii ekspansji dużo łatwiej jest wytłumaczyć istnienie gór takich jak np Alpy, Karpaty, które według teorii tektoniki płyt powstały na skutek zderzenia dwóch płyt kontynentalnych i noszą nazwę orogenów kolizyjnych, podczas gdy tak skomplikowana ich geometria musiałaby przyjmować napór płyt kontynentalnych w przypadku Karpat z północnego zachodu, północy, północnego wschodu, wschodu, południowego wschodu i południa,
Jeśli Pireneje miałyby powstać na skutek zderzenia Europy i Afryki (co zakłada teoria wędrówki płyt), to ciężko wytłumaczyć powstanie w tym samym czasie Zatoki Biskajskiej i rotacyjny ruch Półwyspu Pirenejskiego ku południowemu wschodowi przeciwnie do wskazówek zegara.

[edytuj] Kontrargumenty

Zwiększanie się masy Ziemi bez dopływu dostatecznie dużej ilości materii z zewnątrz zaprzecza zasadzie zachowania energii, będącej fundamentalną zasadą fizyki.
Wzrost promienia Ziemi od 2800 km do 6370 km oznacza prawie 12-krotny wzrost objętości. W niektórych publikacjach podaje się wzrost promienia ponad 3-krotny, co oznacza dodanie 30 mas pierwotnej Ziemi. Brak jest elementarnego, wiarygodnego wyjaśnienia takich przyrostów masy (lub spadków gęstości);
Obserwowane jest istnienie strefy Benioffa, odkrytej na początku XX w. którą teoria płyt litosfery utożsamia ze strefą subdukcji, natomiast teoria ekspandującej Ziemi widzi w niej strefę głębokiego pęknięcia na granicy dwóch oddalających się płyt litosfery;
Paleokontakt kontynentów ze sobą jest faktem powszechnie uznawanym przez tektonikę płyt i wcale nie musi być dowodem na ekspansję, ponadto naukowcy są w stanie częściowo odtworzyć kontakt kontynentów w okresie przed powstaniem Pangei, w innej konfiguracji, czego w żaden sposób nie da się opisać w ramach teorii ekspandującej Ziemi (zobacz Pangea i Panthalassa, Rodinia);
Nowsze badania dowodzą, że korzenie płyt litosfery nie sięgają tak głęboko, jak wcześniej sądzono i wcale nie uniemożliwiają dryfu kontynentów^[1],
Rozciąganie Afryki wiąże się z powstawaniem doliny ryftowej, co mieści się w ramach tektoniki płyt – tektonika płyt zakłada, że nowa skorupa oceaniczna powstaje w strefach spreadingu, gdzie dochodzi do rozciągania skorupy kontynentalnej – co właśnie dzieje się w niektórych partiach Afryki;
Chociaż najstarsze dna basenów oceanicznych pochodzą z jury, to obserwujemy starsze ofiolity;
Na gruncie ekspansji nie sposób wytłumaczyć śladów rotacji płyt litosferycznych, które obserwujemy w danych paleomagnetycznych;
Wzrost promienia Ziemi wiązałby się ze zmianą przyciągania ziemskiego:

Korzystając z zależności na siłę grawitacyjną można obliczyć, że przedmiot o masie m na powierzchni naszej planety działa siła F_g_:

_{gdzie M_z ≈ 5,9736×10²⁴ kg – masa Ziemi, r_z ≈ 6373,14 km ,}

Stąd wniosek, że zmiana promienia Ziemi równałaby się zmianie tejże siły.

Znalazłoby to odzwierciedlenie w zapisie kopalnych struktur sedymentacyjnych, np. inny byłby kąt naturalnego zsypu piasku. Nic takiego nie zaobserwowano;

Gdyby pierwsze oceany powstały w jurze, to poczynając od tego okresu obserwowalibyśmy nieprzerwaną i globalną regresję mórz z obszarów skorupy kontynentalnej;
Nie istnieją żadne dowody obserwacyjne potwierdzające rozszerzanie się Ziemi. W ciągu ostatnich parudziesięciu lat, od kiedy pomiary promienia Ziemi wykonywane są przez satelitarne misje geofizyczne, zaobserwowany wzrost promienia powinien był przekroczyć jeden metr, co przewyższa wielokrotnie precyzję pomiarów GPS. Również jeden z głównych argumentów zwolenników tej teorii – brak obszarów, w których skorupa ziemska ulega zniszczeniu – nie jest obecnie powszechnie uznawany przez społeczność naukową. Powszechnie przyjmuje się, że skorupa oceaniczna zostaje wciągnięta do płaszcza Ziemi w strefach subdukcji, co równoważy jej powstawanie w grzbietach śródoceanicznych. Obrazowanie metodą tomografii sejsmicznej ujawnia także struktury we wnętrzu Ziemi, które można interpretować jako fragmenty pogrążonych w procesie subdukcji płyt tektonicznych.