נדידת היבשות וטקטוניקת הלוחות

כשמסתכלים על מפת כדור הארץ נדמה כי יש על הגלובוס כמה חלקים שאפשר לחבר כמו פאזל. למשל החוף המערבי של אפריקה מתחבר כמעט באופן טבעי לחוף המזרחי של דרום אמריקה. האם ייתכן שהם היו פעם חלק מאותה יבשת, ובשלב כלשהו נפרדו?

הראשון שתיעד את התצפית הזאת היה פרנסיס בייקון בשנת 1620, אך מי שסיפק את ההסבר לתצרף היה אלפרד וגנר בראשית המאה ה-20. הוא סייר במקומות רבים ברחבי העולם ומצא רמזים לכך שהיבשות היו מחוברות בעבר ליבשת אחד גדולה, המכונה פנגיאה ("כל האדמה", ביוונית), שהתפרקה לפני כ-200 מיליוני שנים.

וגנר מצא למשל שסדר שכבות הסלעים (סטרטיגרפיה) בחוף המערבי של אפריקה מתאים לסדר המקביל בחוף המזרחי של דרום אמריקה. כמו כן הוא מצא קשר גיאולוגי בין שרשרת הרי האפלצ'ים באמריקה הצפונית לשרשרת הרים המשתרעת מנורבגיה, דרך סקוטלנד ואירלנד ועד וויילס.

וגנר היה אסטרונום בהכשרתו, אך שילב תחומי מדע מגוונים על מנת לחזק את התיאוריה שלו. נוסף על גיאולוגיה הוא נעזר גם בחקר מאובנים (פליאונטולוגיה). במסעו לסוולברד, אזור בעל אקלים ארקטי בסקנדינביה שהצמחים הטיפוסיים בו עמידים מאוד לקור, הוא מצא מאובנים של צמחים טרופיים – עובדה שמרמזת שבעבר שרר שם אקלים שונה מאוד. הסבר אפשרי לממצא הוא שהיבשת נמצאה אז באזור דרומי יותר, בעל אקלים טרופי.

תמיכה נוספת ברעיון של וגנר שהיבשות נדדו סיפקו מאובני המזוזאורוס, זוחל קדום באורך מטר. מאובנים שלו נמצאו רק באפריקה הדרומית ובדרום אמריקה, וכיוון שמדובר ביצור הדומה לתנין, ספק רב אם היה מסוגל לצלוח בשחייה את האוקיינוס האטלנטי. לפי התיאוריה של וגנר, ההסבר למציאת המאובן בשתי היבשות פשוט: הזוחל חי באזור הדרומי של על-יבשת בשם פנגיאה, שכללה את מה שהיום אפריקה ודרום אמריקה, ולא היה צריך לצלוח שום אוקיינוס. מנוכחות המאובן אפשר ללמוד גם שאותה יבשת קדומה הייתה משופעת כנראה באגמים ובנהרות.

שנים לאחר זמנו של וגנר התגלתה תופעה נוספת התומכת לכאורה בתיאוריה שלו, פליאומגנטיזם. כאשר סלע חם, המינרלים המגנטיים שבו מסתדרים לפי השדה המגנטי של כדור הארץ ומצביעים אל הצפון המגנטי. כשהסלע מתקרר, הכיוון המגנטי שלו מתקבע. התופעה הזו מאפשרת לעקוב אחר ההיסטוריה של היפוכי הקטבים של כדור הארץ, וגם לשחזר בעזרת השוואת סלעים פליאומגנטיים באזורים שונים את תהליכי הנדידה של היבשות הנושאות אותם.

לוחות בתנועה. הדמיה של התפרקות פנגיאה ליבשות המוכרות לנו כיום | מקור: ויקיפדיה (USGS)

מדוע היבשות נודדות?

וגנר, שהציג תצפית מפתיעה ביותר ועובדות מעניינות התקשה להסביר מדוע ואיך היבשות נודדות. ולכן, המדענים שחיו בתקופתו, לא קיבלו את התאוריה הזו ודחו אותה מכל וכל. רק אחרי עשרות שנים, בשנות השישים והשבעים של המאה ה-20 התגבשה תאוריית נדידת הלוחות.

בגלעין כדור הארץ הטמפרטורה קרובה ל-6,000 מעלות צלזיוס, והוא מוקף בשכבת מעטפת בעובי אלפי קילומטרים של סלעים לוהטים ומותכים. החלק המוצק שעליו אנו חיים הוא הקליפה – שכבה בעובי כ-200 ק"מ בלבד, המכונה "ליתוספרה". השכבה הזו אינה רציפה, אלא מחולקת לחלקים שנקראים לוחות. כיום ידוע שיש שבעה לוחות עיקריים והרבה לוחות קטנים יותר. כל לוח יכול לשאת אוקיינוס, יבשה או גם וגם. הלוחות נעים בלי הרף, בין מילימטרים אחדים לכמה סנטימטרים בשנה. חלק נכבד מהמעקב אחרי תנועת הלוחות נעשה כיום באמצעות מכשירי איכון לווייני (GPS), שמודדים את המרחק בין נקודות שונות ברחבי כדור הארץ וכך אנו יכולים לעקוב במדוייק אחרי תנועת הלוחות הנוכחית.

רעידות אדמה והתפרצויות הרי געש הן תופעות שכיחות לאורך הגבולות שבין לוחות, ובעזרת מיפויין אפשר לאתר את אזורי התפר בין הלוחות. באזור הים התיכון למשל, מתרחשת התנגשות בין הלוח האפריקאי הנע צפונה יחסית ללוח האירופי. התוצאה היא שביוון ואיטליה מתרחשות רעידות אדמה וישנם גם לא מעט הרי געש (כמו הווזוב והאתנה). איסלנד היא דוגמה מעניינת במיוחד לתנועת הלוחות, שכן היא נמצאת בדיוק בתווך שבין לוח אירואסיה ללוח צפון אמריקה, ולאורכו פזורים הרי געש. במקומות מסוימים אפשר ממש לראות פתחים שנפערו באדמה בעקבות התרחקות הלוחות.

תופעה נוספת שעשויה להתרחש כשלוחות מתנגשים זה בזה היא יצירת הרים. לדוגמה, ההתנגשות של לוח הודו  עם אסיה גרמה ליצירת רכס הרי ההימליה, ואילו התנועה של הלוח של האוקיינוס השקט אל עבר דרום אמריקה דחקה כלפי מעלה את רכס האנדים. גם שם מתרחשות רעידות אדמה רבות ולכל אורך הרכס מצויים הרי געש.

הלוחות הנעלמים

כשלוח אחד מתנגש באחר ונכנס מתחתיו, הלוח התחתון מתחמם ומותך במעמקי כדור הארץ. אזור כזה נקרא "אזור הפחתה", מכיוון שלוח אחד איבד חלק ממסתו.

כדי להסביר לאן נעלם החומר, היה צורך להכניס לתיאוריה מנגנון מיחזור. ההסבר שהוצע היה שהחומר המותך נכנס לשכבה הנוזלית מתחת לליתוספרה ונפלט בסופו של דבר מחדש בהרי הגעש שבקרקעית האוקיינוס, ליצירת לוחות אוקייניים חדשים.

בסוף שנות ה-50 ותחילת שנות ה-60 של המאה הקודמת, במסגרת מיפוי שנעשה בקרקעית האוקיינוסים, גילו מדענים ממצאים התומכים בקיומו של מנגנון כזה. בקרקעית האוקיינוס האטלנטי נמצא רכס ההרים הארוך ביותר בעולם, המשתרע מצפון לגרינלד וכמעט עד אנטארקטיקה. בפסגות הרכס נמצא בקע שממנו עולה מאגמה. הרכס הולך ומתרחב בקצב ממוצע של 2.5 ס"מ בשנה, כאשר מאגמה חדשה דוחקת הצדה את הסלע הישן.

במנגנון מיחזור זה, לוח אוקייני מאבד ממסתו בעקבות התחפרות מתחת ללוח יבשתי. אך המסה הזאת יוצרת בסופו של דבר לוח אוקייני חדש. כך שבסך הכל נשמר איזון בין תהליכי ההיווצרות להפחתה ושטח כדור הארץ אינו משתנה.

לאן היבשות נודדות?

פנגיאה אמנם הייתה קיימת לפני 300 מיליון שנה, והחלה להתפרק לפני כ-200 מיליון שנה, אך התהליכים הטקטוניים שהניעו את הפירוק ממשיכים גם כיום. פנגיאה עדיין מתפרקת ותנועת הלוחות כיום היא תוצאה של התהליכים האלה. השבר הסורי-אפריקאי למשל, שהוא הגורם העיקרי לרעידות האדמה באזורנו, הוא שריד מפירוק פנגיאה, שבמהלכו  אפריקה מתרחקת מאסיה לעומת זאת,לוח ערב מתקדם צפונה לכיוון לוח אירואסיה, שמניע את אירופה לכיוון דרום מערב ואת הלוח של אנטוליה לכיוון מזרח. בסופו של התהליך הזה אפריקה ואירופה צפויים להתנגש, בעוד שנים רבות, והים התיכון יילך וייסגר. גם בצד השני של העולם צפוי שינוי: אוסטרליה נמצאת על מסלול התנגשות עם מזרח אסיה.

תהליך הנדידה של היבשות אינו חד כיווני, אלא מחזורי. פנגיאה גם לא הייתה העל-יבשת הראשונה, אלא קדמו לה על-יבשות אחרות שהתפרקו והתאחו. היבשות של ימינו כנראה ישובו ביום מן הימים להתאחות לפנגיאה חדשה, ואם האנושות תשרוד כמה מאות מיליוני שנים, אולי נזכה לקיבוץ גלויות של כל בני האדם ביבשת אחת.