A Ciência caracteriza-se por ter curtos períodos de rápido crescimento seguidos de longos períodos de estabilidade, onde se denota consolidação daquelas ideias que estiveram no seio da revolução científica. É esta postura crítica cheia de conflitos e discussões que mais interessa ao nosso estudo, no qual estabeleceremos posteriormente a ligação com a didáctica.
No ponto anterior, vimos o emergir da ideia de um longo período para o Tempo Geológico que triunfou sobre o tempo limitado e curto. O conflito gerado inicialmente entre os Catastrofistas e os Uniformistas foi posteriormente conduzido a uma fase antagónica entre geólogos e físicos. Trata-se de um assunto cujo objecto se acreditou resolvido durante um período de estabilidade que havia antecedido o levantar da polémica. As antigas concepções marcaram de forma indelével uma grande parte de cientistas que construiu o seu conhecimento científico nessa base epistemológica, dificultando a evolução do conceito. Da mesma forma, no contexto que agora abordamos, o conflito estabeleceu-se essencialmente entre aqueles que concebiam a imutabilidade dos continentes e outros que os julgavam móveis. Vejamos então este atribulado evoluir de ideias, muito rico em conflitos e duras posições de cientistas que se predispuseram a estudar assuntos cujo resultado se afigurava de difícil aceitação.
Estruturamos, nas páginas que se seguem, o longo percurso da emergência do actual paradigma da Tectónica de Placas aceite pela comunidade científica. Salientamos, no entanto, o facto de se estar a criar uma nova Fase de Especulação (de acordo com Kuhn) nos dias que correm sobre a verdadeira estrutura da litosfera e o papel das plumas na dinâmica da Tectónica de Placas.
No século XIX não se abordava a questão da Deriva Continental. A questão central prendia-se com a formação de montanhas e os processos a elas inerentes. Este sim, era o ponto à volta do qual começaram a surgir dúvidas que, aos poucos, produziram hipóteses relacionadas com a mobilidade continental.
Com efeito, a meados do século XIX, época em que decorria a Controvérsia entre Catastrofistas e Uniformistas, outros assuntos como a formação de montanhas eram também alvo de acesas discussões e análises atentas. Por um lado, havia os defensores da formação de montanhas pela contracção da Terra, por outro a teoria geosinclinal defendia a
elevação das terras de bacias sedimentares, com a consequente formação de cadeias montanhosas.
O primeiro geólogo a sugerir que as montanhas não se tinham formado pela intrusão subterrânea de magma, como defendia Hutton, foi Elie de Beaumont (1798-1874) (Prado, 1998). Este investigador, apesar de aceitar as catástrofes provocadas por dilúvios e inundações, via as montanhas como resultado de compressões laterais, ideia que mais tarde veio a ser novamente usada. Beaumont tentou dar um novo impulso à Geologia fazendo a ponte com a Geometria. Procedeu, então, à elaboração de um mapa da Europa em 1852, no qual tentava estabelecer simetrias entre as várias estruturas superficiais. Os cálculos foram tais que chegou à conclusão de que as forças contractivas dominaram a Terra, tendo esta sofrido literal implosão (Wood, 1986).
A crise que se foi desenvolvendo ao longo dos anos foi ajudada pelos estudos de vários cientistas. A visão de James Dana (1813-1895), que ditava a permanência dos continentes e dos oceanos, ficou como que fechada sobre si mesma, após Clarence Dutton (1841-1912) ter realizado proveitosos trabalhos sobre a isostasia. Os seus estudos basearam-se nas observações feitas por John Henry Pratt (1809-1871) e George Everest (1790-1866), decorridas entre 1820 e 1850, e de George Biddell Airy (1801-1892) em 1855, tendo formulado o conceito de isostasia em 1888. As analogias feitas com os blocos de gelo flutuantes também revelava a sua posição perante a aceitação de movimentos verticais das montanhas. Esta analogia foi utilizada muitas mais vezes durante os estudos que se seguiram. Segundo Dutton, a isostasia poderia ser classificada como sendo uma condição de equilíbrio pela qual a gravidade tendia a reduzir a massa do corpo planetário, independentemente da sua homogeneidade presente ou não. Ou seja, a crosta como que flutuava num substrato líquido. Este é um dos conceitos que ainda se utiliza nos tempos que correm.
Os estudos que Pratt realizara foram importantes na medida em que, através da Física, pôde sugerir o estado fluido do interior da Terra. Usando os princípios gerais da hidrodinâmica e da hidrostática numa figura em tudo semelhante à da Terra, considerou que a mesma poderia ter passado por um estado de semi-fusão (Pratt, 1845). Segundo este investigador, as variações de densidade detectadas na subsuperfície deviam-se à compensação isostática. Estas ideias do interior da Terra num estado de fusão parcial não ficaram esquecidas ao longo dos anos, tanto que Fisher também partilhava desta concepção
de interior do globo. Argumentava, em 1889, que os fenómenos geológicos que se observavam à superfície faziam crer que a crosta estava assente num substrato fluido. Por outro lado, a crosta assim não poderia ter uma fina espessura subindo e baixando de forma elástica, como apregoava a teoria geosinclinal. Fisher afirmava-se contra esta teoria de grande importância na época. Além do mais, não lhe parecia plausível que o arrefecimento da Terra provocasse um enrugamento da crosta terrestre, como defendia a Teoria Contraccionista.
“(...) geological phenomena require us to suppose that the crust of the Earth rests upon a fluid substratum, and this belief has led to examination and rejection, of a second theory, that the crust is thin, and is so far flexible that the fluid may rise into the anticlinals formed by the corrugations of the crust (...)” (Fisher, 1889)
Como já se havia visto no tema anterior, Fisher era um homem dado à reflexão e análise das diversas teorias que iam surgindo na comunidade, emitindo depois o seu parecer. Assim, neste mesmo artigo, concordou com os estudos realizados por Airy, nos quais detectara anomalias gravitacionais nas montanhas da Índia e cuja justificação estaria em profundidade. Pode-se dizer que Airy explicou de forma diferente e melhorada os resultados que Pratt havia justificado para as anomalias do fio de chumbo, detectadas nas montanhas dos Himalaias. Pratt concebia essa região como tendo um meridiano longitudinal mais alongado do que o resto do planeta. Para Airy, os efeitos verificados à superfície deviam-se a diferenças na espessura crustal, sendo esta maior nos continentes e mais fina nos oceanos, estando estes a flutuar na lava, ou seja, assumiu uma plasticidade dos materiais densos por baixo da crosta continental (Fig.II-14) (Wood, 1985).
a) Nível do
mar Camadas com variações
laterais de densidade Nível de compensação b) Camadas com variações de espessura Nível do mar Nível de compensação
Fig.II-14- Esquemas que ilustram equilíbrio isostático, segundo Pratt (a) e segundo Airy (b) (adaptado de Prado 1998).
Eduard Suess (1831-1914) (Fig.II-15), na sua obra traduzida de Alemão para Francês em 1897, “La face de la Terre”, concordou com as ideias de Fisher quando este disse que as massas continentais exerciam uma atracção sobre os mares vizinhos, que se elevava para os continentes. Suess afirmou que a crosta terrestre já sofrera muitas transformações desde que se formou, aceitando pois, movimentos e variações crustais. Neste contexto, reconheceu haver dois domínios essenciais onde os limites das bacias oceânicas afectaram as cadeias montanhosas vizinhas.
“(...) sur cette planète, on peut distinguer deux domaines, où les limites des bassins maritimes affectent une allure essentiellement différente à l’égard des chaînes de montagnes des continents voisins. “ (Suess, 1897)
Fig.II-15- Eduard Suess (adaptado de Wood, 1986).
O investigador ainda acrescentou, sobre a contracção da Terra, que esta provocava deslocações das massas continentais em várias direcções, desde as horizontais às verticais. Como consequência, surgiam as fracturas e dobras das rochas, fenómenos bem visíveis em determinadas zonas do globo. Os movimentos estavam relacionados com quebras que ocorreram devido a forças dotadas de uma determinada orientação que se reflectia na orientação dessas falhas.
“(...) qui résultent de la contraction des parties extérieures du globe terrestre, se décomposent en plissements tangentiels et en affaissements verticaux. “ (Suess, 1897)
Tal como Suess, Dana também aceitava a contracção da Terra como resultado do arrefecimento da massa fundida que já a constituíra. Realizou vários estudos em rochas onde determinou os efeitos nelas provocados devido ao aquecimento e seu consequente arrefecimento. Chegou então à conclusão que havia alterações físicas que eram visíveis em
muitos locais do globo. A título de exemplo, o caso mais apelativo era provavelmente o das colunas de basalto encontrados no sudeste da Austrália. Dana também se referiu a Fisher e às suas acepções referentes ao interior da Terra no estado fluido e dotado de correntes de convecção termais.
Os principais pontos da teoria de Sir James Hall (1761-1832) referentes à gravitação e acumulação de sedimentos foram publicados de uma forma simplificada em 1859, no American Journal of Science. Este investigador acreditou que o afundamento de sedimentos nas bacias oceânicas associadas aos geosinclinais, provocava alterações nas rochas no que respeita à sua contracção e expansão. Hall não explicava contudo, o processo de formação de montanhas, sendo este facto apontado por Dana em 1873.
“(...) the explanation which Professor Hall has made of his views offers nothing in explanation of the elevation of mountains (...) we may with reason pronounce the theory seriously deficient and defective.” (Dana, 1873)
Dana que, como já foi referido anteriormente, também aceitava a contracção da Terra desde o início da sua formação, como um processo que a ela está inerente, uma vez que se encontrava em arrefecimento. A pressão que resultava dessa contracção era lateral e provocava as elevações montanhosas. Já Suess havia feito referência a essas deslocações laterais em muito visíveis nas grandes cadeias montanhosas com intrusões nas massas movimentadas segundo determinadas direcções. Porém, estas deslocações pareciam ser desiguais, ou seja a contracção não se processara de igual forma ao longo do globo terrestre.
Referindo-se a Dana, J.W. Powell disse a seu respeito palavras de grande admiração não só como homem mas também como cientista que teve muita influência nos Estados Unidos da América.
“Dana as a zoologist was great, Dana as a mineralogist was greater, but Dana as a geologist was the greatest, and Dana in all three was a philosopher, hence Dana’s great work is enduring.” (Powell, 1896)
Um outro cientista que também concebeu o interior da Terra num estado fluido foi John Hayford, tendo posto por escrito as suas ideias num livro publicado em 1909. Segundo este geólogo, a parte mais exterior da Terra, a crosta, encontrava-se no estado sólido, flutuando num substrato líquido de maior densidade. Para melhor explicar a sua ideia fez uma analogia usando a ideia do gelo flutuante na água.
“It is assumed that this crust floats in the denser liquid substratum in the same manner that a large field of ice of variable thickness floats on water.” (Hayford, 1909)
Os estudos levados a cabo por Hayford levaram-no a concluir que o material que se encontrava por baixo da crosta não era considerado um líquido perfeito, mas como sendo dotado de alguma viscosidade, daí o ajustamento gravitacional ser imperfeito. Havia assim um equilíbrio isostático. Estas considerações, bem como novos estudos e medições, levaram-no a afirmar que a rigidez da crosta poderia não ser tão elevada quanto se pensara de início, uma vez que os reajustamentos mesmo de sedimentos revelou uma certa plasticidade dos mesmos.
Diferentes destas ideias estiveram as concepções de cientistas que, como Richard Owen e António Snider-Pellegrini, na década de 50 do século XIX, não abordaram a questão do interior da Terra fundido, apesar de terem considerado possível alguma forma de movimentação continental por razões diversas. Assim, Owen afirmava que a Terra se dilatou por uma série de convulsões, enquanto que Snider considerava que na altura do Dilúvio de Noé ocorreram muitos fenómenos vulcânicos. Em ambos os casos, o resultado seria a deslocação de grandes massas continentais.
Esta riqueza de argumentos utilizados pelos diferentes actores da Ciência veio dar sentido à Fase de Especulação sobre alguma forma de movimentação continental que toca outros assuntos, como o interior da Terra e a formação de montanhas. Só quando se considera estas ideias antigas se pode compreender a verdadeira evolução de conceitos que hoje são aceites, mas que, no entanto, carregam uma história rica e que importa conhecer para o contexto em que estamos a trabalhar.
Apesar das especulações serem importantes na emergência de um determinado paradigma, consideramos a Fase de Competição entre Teorias Rivais como a mais rica em controvérsias e conflitos, o que só vem dar luz e orientação a este estudo. Neste sentido, acreditamos que esta fase tem o seu início com a publicação de uma hipótese por um dos protagonistas desta trama de conceitos e investigações. Referimo-nos a Alfred Wegener (1880-1930) (Fig.II-16) autor de um livro publicado em 1915, “Die Ehtstehung der
Kontinente und Ozeane”, que explicava a disposição dos continentes e oceanos com base
em antigas deslocações que foram decorrendo ao longo do tempo geológico. Wegener, antes de escrever esse livro, havia apresentado as suas ideias 3 anos antes na Associação Geológica de Frankfurt, sob o título “The geophysical basis of the evolution of the large-
scale features of the Earth’s crust (continents and oceans)”. Uma segunda apresentação seguiu-se, desta vez sob o título “Horizontal displacements of the continents” (Wegener, 19665).
Fig.II-16- Alfred Wegener (In: Schwarzbach, 1986).
Este Professor de astronomia e meteorologia numa universidade Alemã (Marburg) apesar de lançar uma ideia que veio abalar os conceitos da comunidade científica de então verificou, anos mais tarde, que não havia sido totalmente inédita. Green, em 1857, havia sido quem falara de fragmentos de crosta que flutuavam num núcleo líquido, responsável pelos deslocamentos desses fragmentos, em virtude da rotação terrestre (Wegener, 1966). H. Wettstein, Pickering e Mantovani mereceram também a sua apreciação, tendo verificado algumas semelhanças e outras quantas diferenças nas suas opiniões. Com efeito, o investigador que Wegener refere como sendo o que mais se aproximou da sua ideia foi Frank Taylor (1860-1938) (Fig.II-17), cujas ideias vieram ao público no ano de 1910. Os Americanos atribuíram frequentemente à Teoria da Deriva dos Continentes dois “pais”, Wegener e Taylor. O primeiro não concordava com esse estereótipo que lhe foi conferido,
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A publicação utilizada neste trabalho refere-se à tradução para Língua Inglesa da 4ª Edição (1929) Alemã, publicada pela primeira vez nos Estados Unidos da América em 1966, o que pode ter atrasado em algumas décadas a discussão deste assunto naquele país.
uma vez que encontrou diferenças nos objectivos de Taylor não coincidentes com os seus, muito embora as conclusões gerais a que chegaram tenham sido as mesmas. O segundo tentava justificar que as grandes cadeias montanhosas tinham sido formadas devido aos movimentos das massas continentais dos pólos para as regiões equatoriais.
Wegener teve o cuidado de investigar antes de proferir uma hipótese que focasse um assunto tão complexo, apresentando vários argumentos em defesa da sua teoria. Mas o cenário envolvente da Ciência que se vivia na época contemplava as pontes continentais que, com uma simplicidade fantástica, justificavam a existência de espécies de seres vivos semelhantes em continentes muito distantes uns dos outros. Com todas as suas peculiaridades, as pontes continentais não conseguiam justificar muitas questões, dentro das quais não haver evidências físicas. Por outro lado, a questão do desaparecimento dessas estruturas também levantava grande celeuma entre os defensores. Mesmo assim, a unanimidade dos cientistas da Europa imperava, no sentido em que as Pontes Continentais eram um facto irrefutável.
“Obviously, there are many individual questions which are insufficiently explained by this theory.” (Wegener, 1966)
Fig.II-17- Frank Taylor (adaptado de Wood, 1986).
As pontes estabelecidas entre os diferentes continentes num determinado ponto da história afundaram-se devido à constante contracção do globo, em virtude do seu arrefecimento. A ideia do arrefecimento da Terra, proposta inicialmente na Europa, e desenvolvida por Dana, Albert Heim e Suess, dominava os livros de geologia. Tratava-se de uma teoria que justificava não só a formação das montanhas, como também servia de argumento para a ideia das Pontes Continentais.
Durante muito tempo aceitaram-se estas concepções da Terra, mas os estudos sobre hidrodinâmica e equilíbrio hidrostático revelaram-se de grande importância para a aniquilação da Teoria Contraccionista da Terra e das Pontes Continentais. É que, de acordo com o princípio de isostasia, há relação entre o peso de um corpo imerso e o volume de fluido deslocado, verificando-se uma igualdade destes dois factores. A ideia de que a crosta estava assente sobre um substrato fluido e dotado de uma certa viscosidade veio questionar o reajustamento crustal após os referidos afundamentos das pontes. O exemplo dos lençóis de gelo demonstrava a lentidão do processo, mas confirmava-o. Isto é, após a fusão dessa capa de gelo, a posição original é reassumida de forma lenta e gradual.
“(...) it seems impossible, in view of the isostatic principle, that a continental block the size of a land bridge of required size could sink to the ocean bottom without a load or that the reverse should happen. Isostasy is therefore in contradiction not only to contraction theory, but in particular to the theory of sunken land bridges as derived from the distribution of organisms.” (Wegener, 1966)
Podia-se afirmar com certa certeza que a teoria da isostasia comprovava a impossibilidade de os actuais oceanos serem continentes afundados. Não é descabido contudo, referir que também havia a acepção da imutabilidade dos continentes, em muito defendida por Bailey Willis, de origem americana, que trabalhava no U.S. Coast and Geodetic Survey. Havia, então, duas correntes contraditórias na altura. Uma defendia as Pontes Continentais causadas pela contracção da Terra com consequente deslocação das massas continentais, a outra a imutabilidade dos continentes, que parecia mais lógica para os conhecimentos geofísicos da altura.
É então que Wegener questiona a veracidade destas duas teorias que circulavam no meio científico, considerando este o ponto de início para a sua Teoria da Deriva.
“This is the starting point of displacement or drift theory. The basic “obvious” supposition common to both land-bridge and permanence theory (…) must be wrong.” (Wegener, 1966)
As pesquisas que permitiram fundamentar a teoria da Deriva iniciaram-se no local onde anos mais tarde viria a morrer, a Gronelândia. Foi lá que começou e terminou numa fatídica expedição científica que lhe tirou a vida quando tinha apenas 50 anos, em 1930.
Quando Wegener iniciou as pesquisas que lhe permitiram fundamentar a sua hipótese corria o ano de 1912, apresentando-a em Frankfurt (Schwarzbach, 1986). A sua
principal ideia era a de que os continentes tinham estado todos unidos num único continente, a Pangea. Este, no princípio do Mesozóico, iniciou o processo de fragmentação, provocando deslocações de massas continentais que actualmente assumem as posições conhecidas (Fig.II-18).
O investigador alemão, antes de se expor publicamente, muniu-se de 5 argumentos que considerou suficientemente fortes e bem elaborados. Neste contexto, passamos a explicitar o que cada um deles abordava, por forma a compreendermos as críticas e oposições que surgiram após a sua explanação.
1- Assim, como primeiro argumento, Wegener apresentou dados geodésicos que demonstraram que a Gronelândia se tinha vindo a afastar da Europa. Chegou a comparar dados antigos de medições com dados que ele e colaboradores obtiveram, tendo verificado grandes discrepâncias, só justificadas com a movimentação das massas continentais. Sobre este assunto chega mesmo a sentir algumas dificuldades de argumentação, sem recorrer a outras ideias como a deslocação dos pólos da Terra.
“It is hard to interpret these latitudinal shifts because they could be caused by continental drift as well by polar wandering, and the latter does not have to be connected to the former.” (Wegener, 1966)
2- Um segundo argumento por ele defendido baseou-se em dados vindos da geofísica. Chegou a fazer gráficos hipsométricos da superfície da Terra, concluindo que existem dois patamares distintos. Isto é, a crosta dos continentes é distinta da dos oceanos, sendo a primeira mais profundamente afundada no substrato mais denso, a crosta oceânica.