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La genesi della teoria di Wegener

Mappa originale di Wegener che illustra la teoria della deriva dei continenti. (Wegener, 1922) -‐Wikipedia

Le conoscenze scientifiche al tempo di Wegener prevedevano, sulla base del principio dell’isostasia, la possibilità di un movimento verticale dei continenti: questo autorizzò lo scienziato tedesco a pensare che potesse esistere anche un loro movimento in senso orizzontale!

Isostasia, Modificato da: Movimento continenti, Gunnar Ries-‐ Wikipedia http://www.geology.ohio-‐state.edu/~vonfrese/gs100/lect20/index.html Si narra, senza però averne conferma storiografica, che l’idea venne a Wegener durante la sua prima spedizione artica, mentre osservava lastre di ghiaccio galleggianti sul mare che si rompevano e si allontanavano tra di loro.

Foto di Carlo Baroni, Museo Nazionale dell’Antartide-‐ http://www.mna.it/italiano/Didattica/Didattica_set.htm


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Se di questo non si ha prova, negli scritti personali di Wegener si legge invece di come egli avesse letto dell’esistenza di un antico collegamento tra il Brasile e l’Africa, tale da giustificare la somiglianza di alcuni fossili raccolti sulle due coste dei continenti.

Il contatto fra queste aree geografiche così lontane poteva essere spiegato con due modelli differenti:

• l’esistenza di un ponte di terra successivamente sprofondato oppure • l’esistenza di un antico contatto tra le terre poi interrotto da una frattura

Dobbiamo comprendere come ai tempi di Wegener la prima non fosse certo un’ipotesi ridicola, infatti altri esempi mostravano come ciò fosse possibile: anche fra la Francia e l’Inghilterra era esistito un ponte di terra vicino allo Stretto di Dover, così come Siberia ed Alaska erano state un tempo collegate attraverso la Beringia.

PD-‐USGov-‐NOAA, Wikipedia

In questo caso però il collegamento non poteva essere un sottile ponte di terra che si estendeva per migliaia di chilometri, ma avrebbe dovuto trattarsi di una massa molto più vasta (come ad esempio un continente) che ad un certo punto si doveva essere inabissato. Secondo il consolidato principio dell’isostasia si sapeva, però, che le rocce che costituiscono i continenti sono meno dense di quelle che formano i fondali oceanici, quindi le prime non potevano sprofondare nel materiale più denso su cui poggiavano.

Differenza tra due campioni di crosta continentale (a sinistra) e oceanica (a destra) di uguale volume

(Museo di Scienze Naturali, Vienna).

Sulla base di queste riflessioni Wegener partorì l’idea che il modello della Terra calda, che si contraeva mentre si raffreddava, non poteva essere corretta.


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Questa, infatti, presentava diversi punti deboli:

• alla fine dell’800 e nei primi anni del ‘900 era stata scoperta l’esistenza di materiali radioattivi, che decadendo sprigionano un calore tale da compensare quello che la Terra perde per irraggiamento. Ciò dimostrava che in realtà la Terra non si stava affatto raffreddando;

Mappa attuale del flusso di calore disperso dalla Terra verso l’esterno,

http://www.glyfac.buffalo.edu/

• i corrugamenti, ovvero le catene montuose, non sono distribuite in modo uniforme sulla superficie terrestre (come sono invece le grinze di una mela) ma si trovano in aree ben circoscritte;

• se si fossero formate in seguito al raffreddamento, le montagne dovrebbero avere circa tutte la stessa età, mentre i fossili e le tecniche di datazione radiometrica messe a punto in quegli anni, mostravano che così non è (ad esempio i monti del nord Europa sono più antichi delle Alpi);

http://earthguide.ucsd.edu/


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• le falde di ricoprimento (enormi masse rocciose più antiche che si trovano al di sopra di materiali più recenti) scoperte sulle Alpi erano ben interpretate dall’esistenza di movimenti laterali, piuttosto che da un generale raggrinzimento della Terra.

Argand (1916): Ricostruzione dell'evoluzione strutturale delle Alpi articolata in sezioni geologiche orientate approssimativamente Nord-‐ovest (sinistra) -‐ sud-‐est (destra) e con età decrescente dal basso verso l'alto,

Wikipedia Wegener ipotizzò quindi che circa 250 milioni di anni fa i continenti formavano una singola massa, chiamata Pangea (dal greco pan: tutto, gheos: terra), circondata da un grande mare detto Panthalassa (pan: tutto, thalassos: mare).

Pangea (USGS)

Moderna ricostruzione della Pangea di 255 milioni di anni fa http://www.ucmp.berkeley.edu/history/wegener.html

La Pangea si era successivamente frammentata, a partire circa da 200 milioni di anni fa, ed i singoli frammenti (i continenti) da allora si allontanano l’uno dall’altro “andando alla deriva”.

Le prove della teoria di Wegener Benché abbiamo visto come Wegener non fosse stato il primo a sostenere l’ipotesi del movimento dei continenti egli fu sicuramente il primo scienziato ad organizzare in modo organico numerose prove a suo favore, raccogliendole in ambiti disciplinari differenti. Uno degli aspetti più interessanti che caratterizzò l’attività scientifica e la vita stessa dello studioso berlinese fu proprio il fatto egli che si muoveva attraverso campi di ricerca diversi, incarnando il ruolo di quello che oggi si potrebbe definire uno scienziato moderno. Wegener portava, infatti, a sostegno della sua ipotesi numerose prove di tipo climatologico, geografico, geologico e paleontologico. Questa versatilità dello scienziato la si scorge in modo chiaro già dalle sue prime riflessione in merito alla questione:


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“Nell'esaminare la carta geografica dei due emisferi, ebbi l'impressione immediata della concordanza delle coste atlantiche, ma ritenendola improbabile non la presi per allora in considerazione. Nell'autunno del 1911, essendomi capitata in mano una relazione su un antico collegamento continentale tra il Brasile e l'Africa, venni a conoscenza dei risultati paleontologici ottenuti, a me ignoti fino allora. Ciò mi spinse a prendere in esame i dati acquisiti nel campo geologico e paleontologico riferentesi a questa questione: ora, le osservazioni fatte furono così notevoli che si radicò in me la convinzione dell'esattezza fondamentale di quell'idea”. Vediamo ora nel dettaglio quali sono le prove utilizzate da Wegener per sostenere la sua teoria.

La corrispondenza tra le coste dei continenti

Come accennato in precedenza, il punto di partenza dell’ipotesi di Wegener fu l’osservazione di un’evidente corrispondenza della forma delle linee di costa dell'America meridionale e dell'Africa, sulla base della quale egli ipotizzò che i continenti in passato fossero stati uniti tra loro.

Nel Dicembre del 1910 Wegener scrive alla fidanzata, nonché futura moglie, Else Koppen: "Non ti sembra che la costa orientale del Sud America combaci esattamente con quella occidentale dell’Africa, come se un tempo fossero state unite? Questa è un’idea che devo portare avanti.” Oltre alla similitudine tra i margini di questi due continenti Wegener notò una certa corrispondenza anche tra Europa, Groenlandia e Asia, che ben si collegano alla costa nord-‐orientale dell’America settentrionale,; inoltre anche le coste di Australia, Antartide e India si adattano bene alla costa sud-‐est dell’Africa.

Byrd Polar Research Center, Ohio State University

http://bprc.osu.edu/education/rr/plate_tectonics/pangea_diagram.jpg

Questa ipotesi venne fortemente criticata dalla comunità scientifica, perché si basava sulla forma che le coste continentali presentavano al momento della loro osservazione. Secondo i detrattori, infatti, la morfologia costiera attuale doveva essere assai diversa da quella originale, perché ampiamente modificata dall'erosione.


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Negli anni '60 il geologo inglese Edward Bullard, costruì poi una carta globale utilizzando come confine tra i continenti la scarpata continentale, invece delle line di costa, ottenendo così una corrispondenza molto più marcata.

Disegno originale di Edward Bullard, https://www.e-‐education.psu.edu/earth520/content/l2_p20.html

La paleontologia

Le prove di tipo paleontologico vengono considerate uno dei punti forti della teoria della deriva dei continenti di Wegener. I continenti meridionali, che attualmente sono separati dall’oceano Atlantico, hanno infatti in comune fossili di diversi esseri viventi. Un piccolo rettile fossile della fine del Paleozoico, il Mesosaurus, è stato ritrovato soltanto in Brasile e Sud Africa. Secondo Wegener era estremamente improbabile che questo animale si fosse differenziato contemporaneamente in zone così distanti: era molto più plausibile che il rettile avesse fatto la propria comparsa in un’unica area, che successivamente si doveva essere separata.

Fossile di Mesosaurus tenuidens foto di Kevmin, Wikipedia-‐ http://www.museopaleo.unimore.it/paleobio.html http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mesosaurus_tenuidens_1.jpg

Analogamente resti fossili di Lystrosaurus, un altro rettile terrestre, sono stati ritrovati nelle attuali Africa, India e Antartide

http://www.vandicam.com/ Così come il Cynognatus, un rettile del Mesozoico, ha disseminato resti fossili sia nell’Africa, sia nell’America meridionale.


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Cynognatus, Aug 2010 -‐ Museum Mensch und Natur, Munchen, http://www.sio.ucsd.edu/voyager/earth_puzzle/ Wikipedia

Infine la glossopteride (gen. Glossopteris) è una pianta estinta che visse tra 270 e 230 milioni di anni fa, i cui resti fossili sono stati rinvenuti in Africa meridionale e Sudamerica, ma anche in India, Australia, Madagascar e Antartide.

Fossili di Glossopteris (Wikipedia) Distribuzione dei siti di rinvenimento dei fossili di

http://www.sio.ucsd.edu/voyager/earth_puzzle/ Combinando queste informazioni Wegener disegnò un unico grande continente, lo stesso suggerito dalle prove di tipo geomorfologico, dove gli animali potavano spostarsi liberamente sulla terraferma.

Fossil map (USGS)

La geologia L’evidente somiglianza delle rocce rinvenute sui due lati dell’oceano Atlantico faceva pensare ad una loro antica contiguità. Wegener notò, infatti, che le rocce dei Monti Appalachi del Canada e del Nord America erano molto simili a quelle delle catene montuose del nord Europa, della Gran Bretagna e della costa orientale della Groenlandia, ma anche a quelle delle coste occidentali dell’Africa. Inoltre non esisteva solamente una corrispondenza tra il tipo di rocce, ma anche tra i loro ripiegamenti e tra le successioni stratigrafiche.

Avvicinando le Americhe all’Europa e all’Africa è evidente come le catene montuose degli Appalachi siano in stretta contiguità.


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http://geology.csupomona.edu/drjessey/class/Gsc101/Plate.html

Corrispondenza tra le età delle rocce presenti lungo le coste dei due continenti.

http://labspace.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=357253

Per chiarire il concetto Wegener portava l’esempio della ricomposizione di un giornale stracciato: non dovevano combaciare soltanto i margini dei frammenti, ma anche le parole stampate così da permettere la lettura di intere frasi. “E’ come se dovessimo mettere assieme i pezzi strappati di un giornale facendone combaciare i bordi e poi controllando se le linee di stampa si incontrano bene. Se ciò avviene non resta che concludere che i pezzi erano effettivamente uniti in questo modo”.

Discorso simile è quello relativo alla collocazione dei giacimenti minerari. Wegener constatò che molti giacimenti presenti in Africa e Sud America contenevano minerali con le stesse caratteristiche geochimiche e strutturali e che quindi dovevano probabilmente essersi formati nello stesso luogo e nello stesso periodo.

Il clima

Le prove paleoclimatiche sono estremamente precise e numerose, forse anche per la formazione scientifica che caratterizzava Wegener. Queste si basavano sul ritrovamento di rocce e fossili in aree giustificabili soltanto ipotizzando che i continenti avessero cambiato la loro posizione nel tempo. Ad esempio le tilliti, (depositi di rocce sedimentarie di origine glaciale) erano presenti in Africa meridionale, in Sudamerica, India e Australia.


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Tillite ritrovata nel deserto australiano

http://las.new-‐england.net.au/2009/09/page/14/

Stesso ragionamento vale per il ritrovamento di rocce caratterizzate da striature provocate dal movimento di ghiacciai in aree lontane e con un clima completamente differente.

Segni di striature glaciali simili a quelle risalenti a più di 200 milioni di anni fa rinvenute presso Hallet’s Cove, in Australia. Foto

di Walter Siegmund, Wikipedia-‐ http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glacial_striation_21149.JPG

La maggior parte delle terre che mostrano tracce della glaciazione paleozoica si trovavano però comprese tra i 30° a nord e a sud dall'Equatore, dove il clima è semitropicale. Poiché è difficile immaginare che ci sia stato un periodo glaciale tale da estendere il ghiaccio fino ai tropici, Wegener sostenne che era più probabile che i continenti fossero stati un solo blocco collocato vicino al Polo Sud.

http://www.plainedgeschools.org/swells/plate_tectonics.htm

Inoltre Wegener osservò la presenza di depositi di salgemma (che precipita in condizioni di grande caldo e aridità) in zone con condizioni climatiche opposte, come ad esempio in quella di Salisburgo, in Austria.


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Analogamente esistevano giacimenti di carbone nella fredda Siberia e in Nord America, quando il processo di formazione del carbone è tipico di climi tropicali. Wegener aveva anche scoperto che alcune isole norvegesi (Spitsbergen), attualmente sepolte sotto i ghiacci perenni, conservavano fossili di piante (come pioppi, faggi e querce) a dimostrare l’antica esistenza di un clima temperato.

Isole Spitsbergen (Wikipedia)

Era quindi possibile che quelle isole si fossero spostate dalle aree tropicali di partenza sino alle zone polari occupate attualmente.

Distribuzione di ghiacciai, evaporiti, giacimenti di carbone e dune desertiche nel Permiano, http://www.geo.arizona.edu/Antevs/ecol438/lect06.html

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