1912 год — Теория дрейфа материков (А. Вегенер).

История:

Ранняя история.

Авраам Ортелий (Ortelius 1596),Теодор Кристоф Лилиенталь (1756),[6] Александр фон Гумбольдт (1801 и 1845), Антонио Снайдер-Пеллегрини (Snider-Pellegrini 1858) и другие ранее отмечали, что формы континентов на противоположных сторонах Атлантического океана (в первую очередь, Африки и Южной Америки), кажется, подходят друг к другу. У. Дж. Киус так описал мысли Ортелия:

Авраам Ортелий в своем труде Thesaurus Geographicus ... предположил, что Америка «оторвана от Европы и Африки... землетрясениями и наводнениями» и продолжил: «Следы разрыва проявятся, если кто-то представит карту мира и внимательно рассмотрит побережья трех [континентов]».

В 1889 году Альфред Рассел Уоллес заметил: «Раньше даже среди геологов существовало очень распространенное мнение, что большие черты земной поверхности, не меньше, чем меньшие, подвержены постоянным мутациям и что в течение известного геологического времени континенты и великие океаны снова и снова менялись местами друг с другом». Он цитирует Чарльза Лайеля, который сказал: «Таким образом, континенты, хотя и постоянны в течение целых геологических эпох, полностью меняют свое положение в течение веков».  и утверждает, что первым, кто поставил под сомнение это, был Джеймс Дуайт Дана в 1849 году.

В своем «Руководстве по геологии» (1863) Дана писал:

«Континенты и океаны имели свои общие очертания или форму, определенные в самое раннее время. Это было доказано применительно к Северной Америке положением и распространением первых пластов нижнего силурия, т.е. Потсдамской эпохи. Факты указывают на то, что поверхность континента Северной Америки была близка к уровню прилива, частично выше и частично ниже (стр. 196); и, вероятно, будет доказано, что это было состояние в изначальное время и на других континентах. И, если очертания материков были обозначены, то из этого следует, что очертания океанов были не менее очертаниями».

 Дана оказал огромное влияние в Америке — его «Руководство по минералогии» до сих пор печатается в переработанном виде, и теория стала известна как теория постоянства. 

Это, по-видимому, подтверждается исследованием глубоководного морского дна, проведенным экспедицией Челленджера в 1872–1876 годах, которое показало, что, вопреки ожиданиям, наземный мусор, принесенный реками в океан, откладывается сравнительно близко к берегу на том, что сейчас известно как континентальный шельф. Это говорит о том, что океаны были постоянной особенностью поверхности Земли, а не «поменялись местами» с континентами. 

Эдуард Зюсс предложил суперконтинент Гондвана в 1885 году  и океан Тетис в 1893 году, предполагая сухопутный мост между нынешними континентами, погруженными в форме геосинклинали, а Джон Перри написал статью 1895 года, в которой предположил, что недра Земли были текучими, и не согласился с лордом Кельвином о возрасте Земли. 

Вегенер и его предшественники. 

Альфред Вегенер.

Помимо более ранних предположений, упомянутых выше, идея о том, что американские континенты когда-то образовали единый массив суши с Евразией и Африкой, была постулирована несколькими учеными до статьи Альфреда Вегенера 1912 года. Хотя теория Вегенера была сформирована независимо и была более полной, чем у его предшественников, Вегенер позже приписывал ряду прошлых авторов аналогичные идеи: Франклин Коксуорси (между 1848 и 1890 годами), Роберто Мантовани (между 1889 и 1909 годами), Уильям Генри Пикеринг (1907)  и Фрэнк Берсли Тейлор (1908). 

Сходство геологических образований южных континентов привело Роберто Мантовани к предположению в 1889 и 1909 годах, что все континенты когда-то были объединены в суперконтинент; Вегенер отмечал сходство карт Мантовани и его собственных прежних позиций южных континентов. По предположению Мантовани, этот континент распался из-за вулканической активности, вызванной тепловым расширением, а новые континенты отдалились друг от друга из-за дальнейшего расширения рип-зон, где сейчас лежат океаны. Это привело к тому, что Мантовани предложил ныне дискредитированную теорию расширения Земли. 

Дрейф континентов без расширения был предложен Фрэнком Берсли Тейлором, который предположил в 1908 году (опубликовано в 1910 году), что континенты были перемещены в их нынешние положения в результате процесса «континентальной ползучести» , позже предложив механизм увеличения приливных сил во время мелового периода перетаскивание земной коры к экватору. Он был первым, кто понял, что одним из эффектов движения континентов будет образование гор, приписывая образование Гималаев столкновению между Индийским субконтинентом и Азией.  Вегенер сказал, что из всех этих теорий теория Тейлора имела наибольшее сходство с его собственной. Какое-то время в середине 20-го века теория дрейфа континентов называлась «гипотезой Тейлора-Вегенера».

Альфред Вегенер впервые представил свою гипотезу Немецкому геологическому обществу 6 января 1912 года. Его гипотеза заключалась в том, что континенты когда-то образовали единый массив суши, называемый Пангеей, прежде чем распасться и дрейфовать к своим нынешним местам. 

Вегенер был первым, кто использовал фразу «дрейф континентов» (1912, 1915) (на немецком языке «die Verschiebung der Kontinente» — переведен на английский язык в 1922 году) и официально опубликовал гипотезу о том, что континенты каким-то образом «разошлись». Хотя он представил много доказательств дрейфа континентов, он не смог дать убедительного объяснения физическим процессам, которые могли вызвать этот дрейф. Он предположил, что континенты были разорваны центробежной псевдосилой (Полфлухта) вращения Земли или небольшой составляющей астрономической прецессии, но расчеты показали, что этой силы было недостаточно.  Гипотеза Полфлухта также была изучена Полом Софусом Эпштейном в 1920 году и признана неправдоподобной.

Отказ от теории Вегенера, 1910–1950-е годы.

Несмотря на то, что в настоящее время теория дрейфа континентов принята, она была отвергнута в течение многих лет, а доказательства в ее пользу считались недостаточными. Одна из проблем заключалась в том, что отсутствовала правдоподобная движущая сила. Вторая проблема заключалась в том, что оценка Вегенером скорости движения континентов, 250 см/год, была неправдоподобно высокой.  (Принятая в настоящее время скорость отделения Северной и Южной Америки от Европы и Африки составляет около 2,5 см в год).  Кроме того, к Вегенеру относились менее серьезно, потому что он не был геологом. Даже сегодня детали сил, приводящих в движение плиты, плохо изучены. 

Английский геолог Артур Холмс отстаивал теорию дрейфа континентов в то время, когда это было глубоко немодно. В 1931 году он предположил, что мантия Земли содержит конвекционные ячейки, которые рассеивают тепло, выделяемое радиоактивным распадом, и перемещают кору на поверхности.  Его «Принципы физической геологии», заканчивающиеся главой о дрейфе континентов, были опубликованы в 1944 году.

Геологические карты того времени показали огромные сухопутные мосты, пересекающие Атлантический и Индийский океаны, чтобы объяснить сходство фауны и флоры и разделения азиатского континента в пермский период, но не смогли объяснить оледенение в Индии, Австралии и Южной Африке. 

Фиксисты.

Ганс Стилле и Леопольд Кобер выступали против идеи дрейфа континентов и работали над «фиксистской» геосинклинальной моделью, в которой сжатие Земли играло ключевую роль в образовании орогенов. Другими геологами, выступавшими против дрейфа континентов, были Бейли Уиллис, Чарльз Шухерт, Роллин Чемберлин, Вальтер Бухер и Вальтер Пенк. В 1939 году во Франкфурте состоялась международная геологическая конференция.  На этой конференции доминировали фиксисты, тем более что все геологи, специализирующиеся на тектонике, были фиксистами, кроме Виллема ван дер Грахта.  Критика дрейфа и мобилизма континентов была в изобилии на конференции не только со стороны тектоников, но и с седиментологической (Nölke), палеонтологической (Nölke), механической (Lehmann) и океанографической (Troll, Wüst) точек зрения. Ганс Клоос, организатор конференции, также был фиксистом , который вместе с Троллем придерживался мнения, что, за исключением континентов Тихого океана, они не радикально отличаются от океанов по своему поведению.  Мобилистская теория Эмиля Аргана для альпийского орогенеза была подвергнута критике Куртом Лейхсом.  Немногочисленные дрифтеры и мобилисты на конференции обратились к биогеографии (Кирш, Виттманн), палеоклиматологии (Вегенер, К.), палеонтологии (Герт) и геодезическим измерениям (Вегенер, К.).  Ф. Бернауэр правильно приравнял Рейкьянес на юго-западе Исландии к Срединно-Атлантическому хребту, утверждая этим, что дно Атлантического океана расширяется так же, как и Рейкьянес. Бернауэр считал, что это расширение дрейфовало континенты всего на 100-200 км друг от друга, приблизительную ширину вулканической зоны в Исландии.

Дэвид Аттенборо, который учился в университете во второй половине 1940-х годов, рассказал об инциденте, иллюстрирующем его непринятие: «Однажды я спросил одного из моих лекторов, почему он не говорит с нами о дрейфе континентов, и мне насмешливо сказали, что если я смогу доказать, что существует сила, которая может двигать континенты, Тогда он может подумать об этом. Мне сообщили, что идея заключалась в самогоноварении». 

Еще в 1953 году — всего за пять лет до того, как Кэри  ввел теорию тектоники плит — теория дрейфа континентов была отвергнута физиком Шайдеггером на следующих основаниях.

• Во-первых, было показано, что плавающие массы на вращающемся геоиде будут собираться на экваторе и оставаться там. Это объясняет один, но только один эпизод горообразования между любой парой континентов; он не смог объяснить более ранние орогенные эпизоды.

• Во-вторых, массы, свободно плавающие в жидком субстрате, подобно айсбергам в океане, должны находиться в изостатическом равновесии (в котором силы тяжести и плавучести находятся в равновесии). Но гравитационные измерения показали, что многие области не находятся в изостатическом равновесии.

• В-третьих, существовала проблема того, почему некоторые части поверхности Земли (кора) должны были затвердеть, в то время как другие части все еще были жидкими. Различные попытки объяснить это натолкнулись на другие трудности.

Путь к принятию.

С 1930-х до конца 1950-х годов в работах Венинга-Мейнеса, Холмса, Умбгроува и многих других были изложены концепции, которые были близки или почти идентичны современной теории тектоники плит. В частности, английский геолог Артур Холмс предположил в 1920 году, что соединения плит могут лежать под морем, а в 1928 году — что конвекционные течения в мантии могут быть движущей силой. Взгляды Холмса были особенно влиятельными: в свой бестселлер «Принципы физической геологии» он включил главу о дрейфе континентов, предположив, что мантия Земли содержит конвекционные ячейки, которые рассеивают радиоактивное тепло и перемещают кору на поверхности. Предложение Холмса разрешило возражение против фазового неравновесия (лежащая в основе жидкость не затвердевала за счет радиоактивного нагрева активной зоны). Тем не менее, научная коммуникация в 30-х и 40-х годах была затруднена Второй мировой войной, и теория все еще требовала работы, чтобы избежать возражений против орогенеза и изостазии. Хуже того, наиболее жизнеспособные формы теории предсказывали существование границ конвекционных ячеек, уходящих глубоко в землю, которые еще предстояло наблюдать. 

В 1947 году группа ученых во главе с Морисом Юингом подтвердила существование подъема в центральной части Атлантического океана и обнаружила, что дно морского дна под отложениями химически и физически отличается от континентальной коры.  По мере того, как океанографы продолжали батиметрировать океанские бассейны, была обнаружена система срединно-океанических хребтов. Важным выводом стало то, что вдоль этой системы создавалось новое дно океана, что привело к концепции «Великого глобального разлома». 

Тем временем ученые начали распознавать странные магнитные вариации на дне океана, используя устройства, разработанные во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок. В течение следующего десятилетия становилось все более очевидным, что паттерны намагничивания не были аномалиями, как предполагалось изначально. В серии статей в 1959–1963 годах Хизен, Дитц, Гесс, Мейсон, Вайн, Мэтьюз и Морли коллективно поняли, что намагниченность дна океана формирует обширные, похожие на зебры узоры: одна полоса будет демонстрировать нормальную полярность, а соседние полосы изменят полярность.  Лучшим объяснением была «конвейерная лента» или гипотеза Вайна-Мэтьюза-Морли. Новая магма из глубин Земли легко поднимается через эти слабые зоны и в конечном итоге извергается вдоль гребня хребтов, создавая новую океаническую кору. Новая кора намагничивается магнитным полем Земли, которое время от времени меняется. Образование новой коры затем вытесняет намагниченную корку на части, сродни конвейерной ленте - отсюда и название.

Не имея действенных альтернатив для объяснения полос, геофизики были вынуждены заключить, что Холмс был прав: океанские рифты были участками вечного орогенеза на границах конвекционных ячеек. К 1967 году, всего через два десятилетия после открытия срединно-океанических рифтов и через десять лет после открытия полос, тектоника плит стала аксиомой современной геофизики.

Кроме того, Мари Тарп в сотрудничестве с Брюсом Хизеном, который изначально скептически относился к наблюдениям Тарп о том, что ее карты подтверждают теорию дрейфа континентов, предоставила существенное подтверждение, используя свои навыки в картографии и сейсмографических данных, для подтверждения теории.

Современные свидетельства.

Геофизику Джеку Оливеру приписывают предоставление сейсмологических данных, подтверждающих тектонику плит, которая охватила и заменила континентальный дрейф, в статье «Сейсмология и новая глобальная тектоника», опубликованной в 1968 году, используя данные, собранные с сейсмологических станций, в том числе тех, которые он создал в южной части Тихого океана. Современная теория тектоники плит, уточняющая Вегенера, объясняет, что существует два вида коры разного состава: континентальная кора и океаническая кора, плавающие над гораздо более глубокой «пластичной» мантией. Континентальная кора по своей природе светлее. Океаническая кора создается в спрединговых центрах, и это, наряду с субдукцией, приводит в движение систему плит хаотичным, что приводит к непрерывному орогенезу и областям изостатического дисбаланса.

Свидетельства движения континентов по тектоническим плитам в настоящее время обширны. Подобные окаменелости растений и животных найдены по берегам разных континентов, что позволяет предположить, что они когда-то были соединены. Окаменелости мезозавра, пресноводной рептилии, похожей на маленького крокодила, найденной как в Бразилии, так и в Южной Африке, являются одним из примеров; другим является открытие окаменелостей наземной рептилии Lystrosaurus в породах того же возраста в местах в Африке, Индии и Антарктиде.  Есть также живые свидетельства того, что одни и те же животные встречаются на двух континентах. Некоторые семейства дождевых червей (такие как Ocnerodrilidae, Acanthodrilidae, Octochaetidae) встречаются в Южной Америке и Африке.

Взаимодополняющее расположение противоположных сторон Южной Америки и Африки очевидно, но временное совпадение. Через миллионы лет тяга плиты, толчок хребта и другие силы тектонофизики еще больше разделят и повернут эти два континента. Именно эта временная особенность вдохновила Вегенера на изучение того, что он определил как дрейф континентов, хотя он не дожил до того, чтобы его гипотеза была общепринятой.

Широкое распространение пермо-каменноугольных ледниковых отложений в Южной Америке, Африке, на Мадагаскаре, в Аравии, Индии, Антарктиде и Австралии было одним из основных доказательств теории дрейфа континентов. Непрерывность ледников, выведенная из ориентированных ледниковых борозд и отложений, называемых тиллитами, предполагала существование суперконтинента Гондвана, который стал центральным элементом концепции дрейфа континентов. Борозды указывали на ледниковый поток от экватора к полюсам, основываясь на текущем положении и ориентации континентов, и поддерживали идею о том, что южные континенты ранее находились в совершенно разных местах, которые были смежными друг с другом.