Vores viden om Jordens tektoniske plader er overraskende ung

En mand kaster sig ud af en taxa og løber med en lille flok mennesker igennem gaderne. Under hans fødder stiger vandet. Han løber hen til en høj bygning.

»Hvor kan vi komme ind?« råber han til en, der hænger ud af et vindue højere oppe. Forpustede løber den lille flok hen til en trappe og op ad trinene, mens manden med sin telefon filmer, hvordan vandet stiger og stiger i trappeskakten.

Godt oppe i bygningen samler flokken sig ved vinduerne og ser ud på den gade, hvor de før løb. To containere flyder langs med husmuren. Den taxa, manden få minutter tidligere sad i, driver rundt i vandmasserne.

Det er fredag den 11. marts 2011, og Japan er midt i en naturkatastrofe. Klokken 14.46 ramte et jordskælv omtrent 130 kilometer ud for Japans nordøstlige kyst, det kraftigste jordskælv nogensinde målt i landet.

Og ud over rystelserne, der lød som en bombe, opstod en tsunami, der bevægede sig med op til 700 kilometer i timen og rejste sig som en 14 meter høj bølge, da den nåede kysten. Beboerne i millionbyen Sendai havde kun få minutter til at flygte.

Skælvet var så kraftigt, at øerne ude i Stillehavet flyttede sig flere meter i forhold til Japan, og havbunden hævede sig over fem meter.

Men selv om det kunne føles sådan, kom naturkatastrofen ikke ud af det blå. Faktisk havde Jorden lige så langsomt og uden den store palaver varmet op til skælvet i cirka 1.000 år.

Under oceanet ud for Japans kyst havde to tektoniske plader ligget i århundrede efter århundrede og gnubbet sig op ad hinanden og opbygget spændinger, indtil undergrunden ikke kunne klare presset længere, og pladerne rykkede sig med et voldsomt brag.

At vi forstår, hvordan den slags naturkatastrofer opstår, skyldes en vedholdende tysker, som fandt på en kontroversiel teori, blev udskammet af det gode selskab og endte med at fryse ihjel på indlandsisen.

En rynket frugt

På en måde dukkede Alfred Wegener op på et heldigt tidspunkt. Han var tysker, men talte flydende dansk og var svært glad for at tage på ekspeditioner i Grønland, og da han lige inden Første Verdenskrig formulerede en teori om, hvorfor Jorden ser ud, som den gør, faldt den på et tørt sted.

Der fandtes nemlig ikke nogen god teori på det tidspunkt. Den, som de fleste havde været tilhængere af, var lige faldet sammen.

Den gamle teori hed kontraktionsteorien og gik ud på, at Jorden havde trukket sig sammen, fordi den var blevet koldere. Og i den proces var der sket det, som også sker med frugt og grønt, der tørrer ud over vinteren: skallen rynker. Sådan var bjergkæderne blevet dannet.

Men så opdagede man omkring år 1900 radioaktiviteten – at Jorden er fyldt med radioaktive stoffer, der afgiver en masse energi – og det passede dårligt med, at planeten skulle være kølet så voldsomt af. Geologerne var i vildrede. Hvor teorien om Jordens beskaffenhed skulle befinde sig, var der nu et stort hul.

Men det hul mente Wegener sig i 1915 i stand til at fylde. Kontinenterne, argumenterede han, havde engang været samlet i ét stort superkontinent, Pangæa – ’fælles land’.

På et tidspunkt var Pangæa sprækket, og kontinenterne gået hver til sit, og det forklarede ikke bare, hvorfor plante- og dyreliv på forskellige kontinenter minder forbløffende meget om hinanden, men også hvorfor flere af kontinenterne ligner puslespilsbrikker, der passer sammen. Afrika og Sydamerika, for eksempel.

Kontinentaldrift, kaldte han sin teori, og den blev diskuteret flittigt i kulturelle saloner, men blandt geologerne fik den ikke mange fans. Hans evidens var selektiv, argumenterede de – ikke uden ret. Og lidt mindre lødigt: Han var ikke engang geolog. Han var meteorolog. En vejrmand!

Og så havde hans teori en akilleshæl: Hvordan i alverden forestillede han sig, at kontinenterne på deres vandring over kloden skulle kunne pløje sig igennem den massive havbund?

Den teori var der ærligt talt ikke grund til at ofre mere tid på, mente geologerne omkring 1930. Det var samme år, som Alfred Wegener på en ekspedition i Grønland sneede inde under en polarstorm og begav sig ud efter forsyninger på sin 50-års fødselsdag. Det følgende forår blev hans frosne lig fundet.

Kontinentaldriftsteorien havde mistet sin foregangsmand, og der var ikke rigtig nogen til at samle faklen op. I de næste 20 år var Wegeners teori så godt som død.

Pladetektonikkens fødsel

Anden Verdenskrig medførte primært vold og destruktion, men krigen lagde også kimen til et nybrud for geologien. Indtil da havde havbunden været mere eller mindre ukendt.

I midten af 1800-tallet var store skibe godt nok sejlet over Atlanten for at udlægge telegrafkabler mellem Europa og USA, og de havde noteret sig, at der måtte foregå et eller andet dernede i dybet, for nogle steder skulle der bruges langt mere kabel end andre. Men derudover var det meste af havbunden for så vidt terra incognita.

Men med krigen blev avancerede teknologier opfundet i jagten på ubåde. Nye dybdemålere og apparater til måling af magnetfelter, og de data, forskere fik ud af apparaterne, viste noget forbløffende: Der fandtes undersøiske bjergkæder. Havbunden var fuld af vulkanske forhøjninger, kløfter og dybe grave.

I årene efter krigen blev havbunden kortlagt, og det afslørede, at der i midten af den bjergkæde, der ligger midt i Atlanten, er en kløft, der er tyve kilometer bred. Undersøgelser viste, at havbunden i kløften var helt ung, og den blev ældre og ældre, jo tættere man nåede på kontinenterne. Det var nok til at få forskerne til at klø sig i håret.

En mineralog ved navn Harry Hess fik den tanke, at ny, frisk havbund bliver skubbet op i kløften i den midtatlantiske bjergryg, og for at skabe plads skubber det den gamle havbund ud til siderne.

Hele vejen hen mod kontinenterne bliver havbunden skubbet, indtil den ved kontinentets rand forsvinder nedad igen. Havbundsspredning, hedder det. Og når havbunden dykker ned i jordens indre ved kontinenterne, kaldes det subduktion.

Det videnskabelige selskab forholdt sig skeptisk, men flere og flere resultater i begyndelsen af 1960’erne talte det samme sprog: Wegener havde lang hen ad vejen haft ret – kontinenterne bevæger sig.

Faktisk er den jordskorpe, vi bebor, og som i løbet af et menneskeliv virker beroligende stabil, slået itu, og de forskellige kæmpemæssige plader i konstant bevægelse. Ideen om fast grund under fødderne er kun en metafor. Vi vandrer rundt på en knust æggeskal.

Kappen og kernen

Sten er et mærkeligt materiale. Det virker fast, men ikke når man betragter det i geologisk tid. I dyb tid, over millioner af år, er Jordens kappe blød og føjelig.

Kappen er det lag af Jorden, der ligger lige under den tynde skorpe. Som skorpen består kappen af sten. Der er en ydre kappe og en indre, som når helt ind til Jordens vanvittigt varme flydende kerne.

Den del af kappen, der ligger tættest på kernen, optager varmen, og det varme stenmateriale stiger til vejrs udad mod jordskorpen. På vejen opad begynder det at smelte, fordi trykket falder, og det nydannede basalt-magma strømmer op i sprækkerne mellem pladerne, størkner, og danner ny oceanbund. For eksempel i kløften i den midtatlantiske bjergryg.

Efterhånden som den nydannede skorpe skubbes væk fra ryggen, køles den af, stivner og bliver tungere for til sidst at synke i dybet igen, ned i det varme indre, hvor processen så kan starte forfra.

Som sådan er pladetektonikken en måde for Jorden at blive svalet på. Faktisk er Jorden den eneste planet, vi kender, som har pladetektonik.

Når vores sidekammerat i solsystemet, Venus, skal køle af, foregår det sandsynligvis ved ophobning af en masse varme, der resulterer i voldsomme bundvendinger, hvor gasserne til sidst finder vej og river overfladen med sig. At vi har kontinentalplader og pladetektonik er en temmelig væsentlig grund til, at vi kan bo her på jordskorpen.

Frodige vulkaner

Så her ligger de, pladerne, og skøjter rundt mellem hinanden – de hurtigste med cirka samme hastighed, som det tager hår at gro. 10-12 centimeter om året.

Nogle bevæger sig væk fra hinanden, andre støder sammen, og nogle steder forsvinder en oceanplade ned under en kontinentalplade, fordi kontinenterne primært består af det lettere granit og havbunden af det tunge basalt.

Og når først pladen dykker, trækker den langsomt resten af pladen med ned i dybet. Der foregår altså både en skubben og en trækken dernede under oceanerne. Og når man skubber og trækker i noget stift, så kan det gå i stykker, og jordskælv opstår.

Den tunge oceanbund trækker ikke bare sig selv ned under kontinentalpladen, den trækker også vand med sig. Vandet får kappematerialet til at smelte lettere, og det smeltede stiger op og bliver til vulkaner på kanten af kontinenterne, der spyer den flydende lava ud.

Det, der ligner røg fra vulkaner, er faktisk vanddamp. Og alt det vulkanske materiale er fyldt med god næring. Noget af den mest næringsrige jord findes på vulkanskråninger. Når forbløffende mange mennesker gennem tiden har valgt at bosætte sig ved vulkaner, skyldes det, at der er lækker jord at dyrke.

Pladetektonikken har en enorm betydning for klodens liv. Uden den ingen bjerge, der kunne erodere og frigive næringsstoffer, ingen frodige vulkanskråninger eller uophørlig transport af nye materialer fra Jordens indre og ud til os. Uden pladetektonikken ingen løbende afkøling af Jorden – men måske en voldsom bundvending fra tid til anden, der ville gøre en ende på det hele.

Jordens kynisme

Pladernes skubben omkring fører dog også til død og ødelæggelse. Når de flytter sig, sker det nemlig ikke nødvendigvis som en jævn, glidende bevægelse. Når undergrunden går i stykker i store jordskælv, kan det ske efter lang tids pres mellem to plader, der er låst fast i hinanden, som det skete i Japan i 2011.

Bagefter ledte forskere i arkiverne og fandt gamle japanske skrifter, der beskrev en naturkatastrofe i Sendai-regionen i 869. Og jordboringer viste, at der i snit har været præcis sådan en hændelse hvert tusinde år over de seneste 5-6.000 år.

Mindst 19.000 mennesker omkom ved naturkatastrofen i 2011. Og på en måde kan det virke kynisk, at det, der køler Jorden af på global skala, og gør det muligt for os at bo på en fredelig og temmelig stabil planet, fører til voldsomme katastrofer lokalt.

Men Jorden er ikke kynisk. Den suser bare rundt i sin bane om Solen og gør, hvad der passer den. Hvilket for omtrent fire milliarder år siden var at udvikle noget helt nyt: liv. Den nyskabelse ser vi nærmere på i næste uge.

Kilder: Trine Dahl-Jensen, seniorforsker ved GEUS. Minik Rosing, professor i geologi ved Københavns Universitet, Helge Kragh, videnskabshistoriker og professor emeritus ved Københavns Universitet. Bøger: ’En kort historie om næsten alt’ af Bill Bryson. ’En lille bog om universet’ af Anja C. Andersen. Desuden nyhedsudsendelse fra Channel 4 News den 17. marts 2011.