Wyobraźmy sobie, że ruch płyt tektonicznych Ziemi zatrzyma się. Ustaną wtedy niemal wszystkie trzęsienia ziemi i wybuchy wulkanów. Życie wielu ludzi, tych mieszkających w Tokio, San Francisco, Indonezji, stanie się bezpieczniejsze. Płyty tektoniczne, ich ruch, oraz bezruch – jak dowodzą badania – są jednak nieodłączną częścią historii naszej planety.
Ziemia, obok Merkurego, Wenus i Marsa, należy w Układzie Słonecznym do planet grupy ziemskiej. Są to planety, które posiadają metaliczne jądro pokryte skalną lub skalno-lodową powłoką. Cechą charakterystyczną Ziemi oraz innych planet do niej podobnych jest także wielowarstwowa budowa. Wnętrze kuli ziemskiej podzielone jest więc na trzy główne elementy – jądro, płaszcz ziemski oraz skorupę ziemską. Największymi z tych warstw są jądro (złożone z jądra wewnętrznego, ciała stałego, zbudowanego głównie z żelaza, oraz płynnego jądra zewnętrznego, będącego mieszaniną żelaza, niklu i innych substancji) i płaszcz (również dzielony - na górny i dolny). Ostatnią, zewnętrzną powłoką Ziemi jest jej skorupa.
Dla geologii i sejsmologii, które zajmują się badaniami wnętrza i powierzchni Ziemi, wszystkie warstwy są równie istotne. Naukowcy, w oparciu o wiele analiz i pośrednich wskazówek, starają się przedstawić, w jaki sposób jest zbudowana Ziemia. Wciąż jednak wiele jest niewiadomych. Najmniej wiemy o samym jądrze, stanowiącym centrum globu. Osiąga ono prawdopodobnie temperaturę ponad 7000°C (jest miejscami gorętsze od powierzchni Słońca) i jest dwukrotnie większe niż Księżyc.
Lepiej poznane są płaszcz oraz skorupa ziemska. To właśnie w tych warstwach zachodzi większość procesów, które skutkują tak niebezpiecznymi zjawiskami, jak wybuchy wulkanów czy trzęsienia ziemi. Warstwy te, choć równie ważne, są jednak całkowicie od siebie różne. Masa płaszcza stanowi aż 65% masy całego globu, natomiast masa skorupy to jedynie 0,5% masy Ziemi. Podobnie wygląda relacja ich fizycznej grubości - skorupa to średnio pierwsze 30 km od powierzchni planety (skorupa oceaniczna jest cieńsza – może mieć tylko 5 km grubości), zaś płaszcz zajmuje mniej więcej kolejne 2850 km. Ostatnią różnicą jest ich forma – płaszcz to częściowo stopione skały, które nieustannie krążą, przenosząc w ten sposób ciepło ze środka Ziemi, ku jej powierzchni. Skorupa to cienka, ale twarda warstwa skał na której widać wszystkie efekty procesów zachodzących poniżej – można powiedzieć, że jest ona skórą planety.
Płyty
Skorupa nie jest jednak jednolita, a podział na skorupę kontynentalną i oceaniczną też nie jest podziałem jedynym. O wiele ciekawsze jest to, że składa się ona z wielu mniejszych elementów. Są to płyty tektoniczne. Gdy już wiemy co nieco o tym jak Ziemia jest skonstruowana, łatwo możemy zarysować obraz tego, w jaki sposób „działają” same płyty. Otóż płyty tektoniczne to wielkie fragmenty skorupy ziemskiej, które poruszają się po rozgrzanym morzu częściowo rozpuszczonych skał. Na przestrzeni lat, gorące prądy konwekcyjne występujące w tym morzu, w połączeniu z siłą grawitacji, poruszają płyty wraz z umieszczonymi na nich kontynentami i basenami oceanicznymi, przemieszczając je jak elementy gigantycznej układanki. Tak właśnie w uproszczeniu wygląda teoria dryfu kontynentalnego, w której gigantyczne części skorupy dryfują po morzu płaszcza ziemskiego.
Wędrówka
Ruch płyt tektonicznych przebiega z szybkością do 5 cm w ciągu roku. Może się wydawać, że nie jest to dużo, jednak konsekwencje, jakie ruch ten powoduje, są ogromne. Jest to największa siła formująca powierzchnię naszej planety i to ona decyduje o powstawaniu rzek, kanionów, wielkich równin oraz wypiętrzaniu się gór, czy też obniżaniu wielokilometrowych obszarów.
Grzbiety i rowy oceaniczne również powstały w wyniku wędrówki płyt tektonicznych i to one są w zasadzie w „centrum wydarzeń”. To właśnie obserwacja dna oceanów pozwoliła dowiedzieć się, że potężne podwodne rysy i łańcuchy górskie są rowami tektonicznymi, z których wypływa magma wydobywająca się z wnętrza Ziemi pod wpływem prądów konwekcyjnych. Magma, stygnąc, powoduje rozszerzanie się dna morskiego. Rozwój ten sprawia, że poruszające się płyty tektoniczne nie mając wystarczającej powierzchni dla „swobodnego” ruchu wpychane są pod lub nad płyty znajdujące się obok. To zaś rodzi niebezpieczne konsekwencje – trzęsienia ziemi oraz wybuchy wulkanów.
Wulkany i trzęsienia ziemi
Wybuchy wulkanów są zjawiskiem, które towarzyszy wszystkim ruchom górotwórczym na naszej planecie. Niosą jednak wielkie zagrożenia, niszcząc często całe miasta, znajdujące się u podnóży wulkanicznych gór. Historycznym przykładem są tu włoskie Pompeje, całkowicie zasypane sięgającą 7 m grubości warstwą popiołu i wulkanicznego pyłu, w skutek erupcji Wezuwiusza. Skupiając się jednak na destrukcyjnej sile wulkanów, zapominamy często, jak ważną rolę odgrywają one w kształtowaniu powierzchni Ziemi, np. tworzeniu wysp.
Pierwszym skojarzeniem, jakie zapewne przyjdzie nam do głowy, jest wielka góra, wyrzucająca ze swego wnętrza lawę, czemu towarzyszy chmura dymu i pyłu. Oczywiście, wiele jest wulkanów tego typu. Jednak termin ten obejmuje znacznie więcej struktur geologicznych – ogólnie są to wszystkie miejsca, w których jakieś substancje znajdują ujście z wnętrza planety, na jej powierzchnię. Możemy więc mówić o wulkanach, które wyrzucają z siebie materiały piroklastyczne (bomby, popioły oraz gazy wulkaniczne) – są to wulkany eksplozywne. Inne to wulkany lawowe – w zależności od tego jak lepka jest wyrzucana lawa, wulkan przybierać będzie różny kształt: od płaskich wulkanów tarczowych o łagodnych stokach (hawajska Mauna Kea), po spiętrzone kopuły lawowe (amerykański Lassen Peak). Ze względu na aktywność, wulkany możemy z kolei podzielić na te, które są nadal czynne, co jakiś czas okazując swoją aktywność, te, które „drzemią”, a ich działalność obserwowano w czasach historycznych, oraz te już wygasłe, których erupcji nie widziano nawet w czasach historycznych.
Stromboli w czasie erupcji. Źr. Wikipedia.Innym niebezpiecznym efektem ruchów tektonicznych skorupy ziemskiej są trzęsienia ziemi. Są to gwałtowne rozładowania naprężeń, jakie powstają w całej skorupie Ziemi, w czasie ruchu płyt tektonicznych. Trzęsienia ziemi to z pewnością jedne ze najstraszniejszych kataklizmów, o energii zdolnej do niszczenia wielkich obszarów. Energią tą są drgania, które wędrują przez skorupę ziemską. Ich przyczyną oprócz zderzeń płyt tektonicznych oraz wybuchów wulkanów mogą być podziemne eksplozje (np. w wyniku testów broni), zapadające się kopalnie, czy też uderzenia meteorów o powierzchnię planety. Ogniskami trzęsień ziemi są hipocentra, a drgania które przenoszą energię to fale sejsmiczne. Fale te mogą rozchodzić się zarówno po powierzchni planety (są to fale powierzchniowe), jak i w jej wnętrzu (wtedy mówimy o falach objętościowych). Miejscem do którego fale sejsmiczne dotrą najszybciej jest epicentrum – to tu straty są największe. W miarę oddalania się od epicentrum, siła wstrząsów stopniowo maleje.
Geofizycy starają się poznać budowę Ziemi również poprzez badania fal sejsmicznych. Każdego roku ponad tysiąc trzęsień ziemi rejestrowanych jest w stacjach badań sejsmologicznych, gdzie dokładnie sprawdzane są właściwości fal. Zależą one od materiału w jakim fale się poruszają – np. szybsze fale wystąpią w skałach o większej gęstości. Dane te dostarczają pewnych przesłanek o topografii wnętrza naszej planety.
Historia zapisana w skałach
Ostatnie badania powierzchni Ziemi oraz analiza ruchów tektonicznych pozwoliły dowieść, iż około miliarda lat temu, gdy istniał jeden superkontynent Rodinia, dryf kontynentalny zatrzymał się. Naukowców, którzy dokonali tego odkrycia – Paula Silvera z Carnegie Institution of Washington w Waszyngtonie oraz Marka Behna z Woods Hole Oceanographic Institution w Massachusetts – zainteresowały zmiany temperatury wewnątrz planety na przestrzeni milionów lat. Doskonale rejestrują je niektóre izotopy wodoru, występujące w skałach. Gdy ruch płyt tektonicznych traci szybkość, wnętrze planety stygnie. Właśnie tak mogło się stać kilkakrotnie w dziejach Ziemi, a co więcej stać się może ponownie za około 300 mln lat, gdy kontynenty znów się połączą. Znikną wtedy wulkany, skorupa ziemska ostygnie i stanie się cieńsza. Nie będzie to oczywiście trwało wiecznie – jedynie do czasu, gdy „gotujący się” pod przykryciem płaszcz ziemski ponownie wyrzuci skumulowaną energię w aktywności wulkanów. Ruch płyt tektonicznych odżyje.
Wszystkie analizy przeprowadzane przez geologów, geofizyków oraz sejsmologów, zdecydowanie pomagają nam w odkrywaniu tajemnic jakie skrywa przed nami nasz glob. Wiele jednak wciąż przed nami. Juliusz Verne, już w 1864 roku opisywał wyprawę do wnętrza Ziemi, jednak nauka szybko dowiodła, że jego pomysły to jedynie fantastyka. Hipotez i idei nadal jest wiele, lecz wciąż więcej wiemy o krańcu widzialnego Wszechświata, oddalonym niemal o 14 miliardów lat świetlnych, niż o jądrze naszej planety, znajdującym się tylko 6360 km pod naszymi stopami...
Przemysław Goławski
POSŁUCHAJ AUDYCJI - mp3 (19,55 MB)
