Szerző: Joó György Antal
Az ötvenes évek végén, a Föld felszínén a részletes szeizmológiai vizsgálatok azt mutatták, hogy a kéregben és a köpenyben a rugalmas hullámok sebessége szisztematikusan nő. Kivéve a 100–400 kilométer közötti tartományt, ahol egy úgynevezett csökkent sebesség zóna található. Elméleti megfontolások szerint a sebességcsökkenés azért következik be, mert ebben a mélységtartományban a kőzetek hőmérséklete olyan közel kerül az olvadásponthoz, hogy részleges olvadás történik.
Ennek az lesz a következménye, hogy az itt lévő kőzetek plasztikussá, azaz könnyen deformálhatóvá válnak, szemben a legkülső, körülbelül 100 kilométeres vastagságú övvel, amely rideg és merev módon viselkedik. Ez utóbbi zónát litoszférának (kőzetburoknak), míg az alatta lévő folyásra képes tartományt asztenoszférának nevezzük. Tehát az asztenoszférának olvadt a halmazállapota. Ez a tény a Föld belső hőenergiáival nem magyarázható, ugyanis a Föld köpenye 2650 kilométer vastag szilárd övezet. Alatta a Föld magja körül a szeizmologiai vizsgálatok szerint olvadt halmazállapotú ásványok találhatók. A mag körüli ásványok folyékony halmazállapota a Föld belső hőjének tulajdonítható. A mag aktivitásának hőmennyisége csak a környezetében lévő folyékony mag olvadt állapotban tartására elegendő. A nagy nyomás tartaná a Föld-köpenyt szilárd állapotban?
A Föld-köpeny alatt lévő és bizonyára még nagyobb nyomást szenvedő ásványok olvadt halmazállapota jelzi, hogy a nagy nyomás ellenére is az anyag képes a Föld-mag közelében olvadt halmazállapotban maradni. Ebből következik, hogy a nagy nyomás nem lehet a Föld-köpeny szilárdságának okozója. A nyomásnak a Föld köpenyében nem lehet a halmazállapotra nézve lényegesen meghatározó szerepe. A köpeny anyagai szilárd halmazállapotúak. Ennek oka nem lehet más, mint hogy a hőmérséklet ebben az övezetben alacsonyabb, mint az azt alkotó elemek olvadáspontja. Ha alacsonyabb a köpeny hőmérséklete, akkor miért alakult ki az asztenoszféra, e folyékony és nyílván melegebb öv, két szilárd és hidegebb övezet a kéreg és a köpeny között? Arra a következtetésre jutottunk, hogy csak külső hatások lehetnek az okai az asztenoszféra övek kialakulásának, amelyek a kéreg alatt és a köpeny között jöttek létre. Kétféle aktivitás él tehát a Föld belsejében. Egyik a központból eredő ősi, a keletkezés korai szakasza óta működő Föld-mag, és körülötte az olvadt átmeneti zóna. Ezt 2650 km vastagságú köpeny zárja le. A másik aktivitás, amelyet az asztenoszféra-övezetek ki-alakulása jelez a kéreg és a köpeny között. Az asztenoszféra létrejöttét később keletkezett külső ütközések hatásaival magyarázzuk. A Föld felszínén ennek kéreg alatti aktivitásnak a jeleit figyelhetjük meg az óceánaljzat korát mozgásait ábrázoló tektonikai térképek segítségével. Az óceánfenék az utóbbi 70 millió évben egyenletesen tágul, de nem mindenhol egyforma sebességgel, mert például az Atlanti-óceán északi részén évi 1,8 cm a távolodó mozgás évente. Az óceán déli részein ez az érték már eléri a 3 cm/év sebességet. Ha tovább haladunk az óceáni hátság középvonalán Dél-Amerika partjai irányába, akkor azt tapasztalhatjuk, hogy ez a folyamat 7 cm/év sebességre növekszik. Tehát a terjeszkedés nem mindenütt egyenlő mértékű. A legaktívabb terület a Dél-Amerika és Ausztrália között a Cocos, Nazca, és a Csendes-óceáni lemezek találkozási pontja alatt és attól délre van. Itt az óceánfenék terjeszkedése 18,3 cm/év értékre növekszik. Ettől a ponttól mindhárom lemez nagy sebességgel távolodik
Az előzőekből az következik, hogy a köpenyanyag itt áramlik fel legintenzívebben a felszínre. Konvekciós mozgás lenne, mely a Föld belső energiájától késztetve a központból feláramló hő hatására alakult volna ki? Nem valószínű, hogy ez konvekciós mozgás, mert egy gömb központjából feláramló hő a vastag Föld-köpenyen keresztül egyenletesen hatna mindenhol a felszínen. A térkép azonban jól mutatja, hogy a Föld kérgén ezek a feláramlások helyenként nagyon intenzívek, máshol csak csekély mértékben vannak jelen.
Ha a konvekciós áramlás nem hőáramlás, hanem anyagáramlásként jutna a felszín közelébe a köpeny repedésein keresztül, akkor a Föld központjából feláramló anyag a központban található anyagokból tevődne össze, és a Föld központjára jellemző nehéz elemek, mint vas vagy nikkel, vagy még nehezebb elemek nyomulnának fel. Ha az áramlás a Föld központjából törne fel, akkor az izzó elemek kiáramlása nagy valószínséggel intenzívebb lenne. Egy aktív Föld-mag forrásban tartaná az egész felszínt. Nagy kitörésekkel és folyamatos áramlásokkal olvadt állapotban tartaná azt, és nem alakult volna ki a 2650 kilométer vastag szilárd köpeny sem. A Föld esetében ez nincs így. A feláramlások helyhez köthetőek, anyaguk 2,9–3,3 g/cm3 sűrűségű bazaltláva, és intenzitásuk a Föld méreteihez képest elenyészően csekély. Mi lehet mégis ennek a feláramlásnak az oka? Milyen erők és hogyan mozgatják a kontinenseket és a lemezeket ahhoz, hogy ez nyilvánvalóvá váljon egy számítógépes kísérletet kellett végrehajtsunk a lemezek mozgásáról. Ezeket a térképeket vizsgálva megállapíthatjuk, hogy a Csendes-óceáni-medence délkeleti részén, Dél-Amerika előtt végighúzódó szakaszon a legintenzívebb az anyagfeláramlás. Ennek következtében a leggyorsabban itt növekszik az óceáni kéreg. Nagyon úgy tűnik, hogy az óceáni és kontinentális lemezek mozgásának ez alatt a felszín alatt van a legnagyobb „motorja”. Ahhoz, hogy megismerjük a Föld felszínét, és azt, hogy ezek az erők hogyan alakították ki, vissza kell mennünk az időben. Ehhez a Glomar Challanger kutatóhajó kormeghatározó adatait vesszük figyelembe lépésről lépésre, szakaszosan. Így időutazást teszünk a Föld múltjában visszafelé, úgy hogy számítógép segítségével a kutatások adatai alapján, kihasítunk az óceáni lemezből egy-egy szeletet, és így a kívánt kornak megfelelő helyzetet állítjuk be. A szimulációban ötvenmillió éves lépéseket hajtottunk végre. Ennek eredményét mutatjuk be a következő oldalakon látható képsorokkal.