La deriva dei continenti e Alice nel Paese delle Meraviglie: quando studiando Dante si arriva oltre

La sedicesima puntata dell'avventura di MeteoWeb tra geofisica e letteratura: la Divina Commedia di Dante Alighieri analizzata con l'occhio della scienza

PARTE QUARTA: L’Età della Ragione

Da raffreddamento e contrazione a deriva e diffusione, poi nuovamente indietro, a inalterabilità e rigidità. Il battibecco inglese circa l’età della Terra. Sulla natura della testardaggine e l’incredibile storia delle giovani donne di Buffon. Da Atlantide di Platone alla Scomparsa dei Ponti-Continentali fino alla Tettonica delle Placche. La Stella Chiodo del Nord(1) e immobilità. L’invenzione della Terra.

Raffreddamento e Contrazione

Se dobbiamo credere all’ipotesi di Wegener, dobbiamo
dimenticare tutto ciò che è stato appreso negli ultimi 70 anni e
ricominciare tutto da capo.

Osservazione ripetutamente sentita nel corso del
congresso del 1922 della Geological Society of
America (come riportato quasi di quinta mano
da John McPhee)

Ci sono voluti circa 50 anni prima che gli insegnamenti dei precedenti 70 anni fossero davvero dimenticati. Dovevano essere rimosse le vecchie etichette, dovevano essere inventati nuovi termini, dovevano essere educate le nuove generazioni, in breve dovevano essere sviluppate metodologie nuove.

Alfred Wegener pubblicò il suo libro nel 1915. Presentò un insieme di evidenze a favore dell’idea che i continenti, un tempo, erano stati tutti uniti. La teoria dominante, all’epoca, si basava sull’idea che la Terra si stesse ancora raffreddando e quindi che si stesse contraendo, causando orogenesi. Buffon, Descartes e Kelvin erano tutti d’accordo sull’idea di una Terra primordiale calda. La frammentazione dei continenti era difficile da capire. Alcuni proposero una Terra in espansione. I continenti potrebbero tutti combaciare su una Terra molto più piccola, l’uovo primordiale, come anticipato da Bacon. La teoria della contrazione dominava da lungo tempo, perché i geologi, ovunque guardassero, vedevano le prove a favore della contrazione. Loro non lo sapevano, ma l’evidenza dell’espansione era sotto il fondo marino. Le dorsali medioceaniche sono state cartografate solo dopo gli anni quaranta e cinquanta.

Ironia della sorte, la teoria che ha sostituito la contrazione, la tettonica delle placche, prevede la creazione di nuova crosta, un suo successivo raffreddamento e conseguente contrazione. Tranne che nelle dorsali, la maggior parte del guscio esterno della Terra è sotto compressione, proprio come affermava la teoria della contrazione. Un guscio in compressione è forte. Può trattenere in basso del magma caldo e ascendente, proprio come la cupola di una cattedrale trattiene l’aria calda ascendente dal pulpito. La compressione laterale rende possibile la costruzione di cupole, archi, igloo e cattedrali. Spiega anche perché i vulcani non sono ovunque. Jeffreys pensava che l’intero mantello fosse solido. Come potrebbero i continenti solcare un mantello solido? Non c’era nessuna forza conosciuta che potesse fare questo. Uno strato debole nel mantello superiore fornì la chiave di lettura.

C’è una polemica analoga relativa alle faglie. Alcuni considerano le faglie come zone deboli; è per questo che solitamente i terremoti si verificano in corrispondenza delle faglie, piuttosto che lontano da esse. Altri, invece, considerano le faglie zone molto resistenti; se così non fosse, lo sforzo non potrebbe accumularsi fino a generare terremoti. La faglia sarebbe in continuo scorrimento.

Tettonica delle placche

Risorgi, Atlantide!

La teoria della tettonica delle placche soppiantò la teoria della contrazione. Le idee di tettonica delle placche e di espansione del fondo marino ebbero origine con Harry Hess, Robert Dietz, J. Tuzo Wilson, Warren Hamilton, Dan McKenzie, Xavier Le Pichon, Fred Vine e Jason Morgan. Queste idee sostituirono quelle di Alfred Wegener, anche se la deriva dei continenti era concorde con entrambe. Wegener pensò a continenti che arano un mantello solido, ipotesi che Sir Harold Jeffreys ha contestato, mentre idee più moderne prevedevano continenti galoppanti sul dorso di giganti correnti convettive.

Questo è un esempio di soluzione coraggiosa di tipo astronomico rispetto a un problema. I continenti sono troppo grandi e ingombranti per muoversi? Muovi l’intero mantello!

L’alternativa è quella di avere le placche che scorrono su di una magmasfera poco viscosa.

L’ipotesi della contrazione in presenza di continenti immobili aveva bisogno di una serie di ipotesi ausiliarie:

Ponti continentali, che affondano e che affiorano, come è indispensabile ammettere per giustificare le migrazioni della flora e della fauna attraverso l’Atlantico.

Migrazione dei Poli, per spiegare le glaciazioni.

‘Gallerie di Magma’, flusso laterale a lungo raggio e migrazioni del polo magnetico vengono oggi utilizzati come ipotesi ausiliarie alla ipotesi  del punto caldo/pennacchio.

Jason Morgan è uno degli eroi moderni della moderna scienza della Terra. Fisico di formazione, ha posto l’idea della tettonica delle placche su una solida base teorica. La teoria ha prodotto previsioni quantitative, che non solo furono più volte confermate, ma che permisero calcoli di routine per molteplici processi geofisici e geologici. E’ come la meccanica quantistica o la fisica newtoniana. Nessuno si preoccupa più se è vera, perché è tanto utile. Se gli studiosi della Terra potessero ricevere premi Nobel, Jason Morgan ne avrebbe ricevuto uno.

L’idea della tettonica delle placche è l’idea di placche in moto relativo e questa è stata un’idea di grande successo. Tuttavia, proprio come per la relatività e per la fisica quantistica, ha bisogno di essere costantemente verificata. La ricerca di un sistema di riferimento assoluto, il punto fisso, ha avuto molto meno successo. L’ipotesi del pennacchio è in un diverso stadio evolutivo. Ha bisogno di essere testato e contestato. Altre idee devono essere valutate.

La tettonica delle placche è l’equivalente geologico di una Teoria del Tutto o di una Teoria della Relatività Generale. Ma come per la questione Tolomeo-Copernico, attorno a che cosa gira il mondo?

L’ipotesi ‘punto caldo’, relativa ad isole immobili, è di natura diversa rispetto all’ipotesi della tettonica delle placche in moto relativo, senza bisogno di un punto fisso di riferimento. Pretende di essere una teoria generale e invece è vulnerabile.

La teoria della tettonica delle placche di Jason Morgan ha esito positivo per oltre il 90% nello spiegare catene montuose(2) e fratture, ma ha bisogno, come presupposto, che le placche siano rigide e indeformabili, e che le parti interne delle placche siano relativamente stabili. In realtà le placche si deformano. I meccanismi focali dei terremoti sono stati usati per confermare le idee della tettonica delle placche – la direzione delle forze e i movimenti ai margini delle placche – e tutto ciò grazie a ricerche condotte da Lynn Sykes e Jack Oliver. I terremoti delineano il sistema globale di fessure. Alcuni di questi terremoti, chiamati terremoti intraplacca, sono all’interno della placca, indizio dal quale è lecito concludere che le placche non sono effettivamente rigide e infrangibili.

Alcuni terremoti e vulcani si collocano all’interno delle placche, nei luoghi dove gli sforzi sono massimi. Quando una placca si rompe, ce lo segnala, con i suoi vulcani e terremoti.

Se le placche non sono completamente forti e rigide, allora le stesse forze che guidano le placche deformeranno anche le placche stesse, le romperanno, e gli sforzi si concentreranno nei margini interni al mosaico delle placche. A seconda dell’orientamento delle forze rispetto al tessuto, ovvero alla struttura granulare della placca, si formeranno montagne o zone tettoniche ricche di vulcani. Si può avere una tettonica delle placche ‘quasi rigide’ e si possono ancora spiegare le montagne e i vulcani che si manifestano all’interno delle placche, di solito su vecchi confini di placche o lungo le faglie trasformi di J. Tuzo Wilson.

Faglie trascorrenti, come ad esempio la faglia di San Andreas in California e la Faglia Alpina in Nuova Zelanda, non si estendono all’infinito; hanno una fine. Se due placche scorrono l’una rispetto all’altra, questo processo dove dovrebbe arrestarsi? Nel 1965 J. Tuzo Wilson introdusse il concetto di faglia trasforme (FT). Se il bordo di una placca si muove, porzioni scorrevoli l’una rispetto all’altra convergeranno o divergeranno lungo una porzione del bordo rispetto ad altre porzioni. Pertanto le estremità di una FT del tipo San Andreas saranno catene montuose o profonde fosse marine o fenditure. La stessa faglia trasforme può trasformarsi in una montagna o in una fenditura, se le forze che agiscono sulle placche cambiano direzione. Se la placca del Pacifico cominciasse a muoversi verso ovest, invece che verso nord-ovest, la faglia di San Andreas si trasformerebbe in un centro di espansione e Palmdale e Parkfield diventerebbero località costiere. Al contrario, se il Nord America cominciasse ad andare a ovest, San Andreas diventerebbe una catena montuosa. Se la direzione del movimento della placca del Pacifico cambiasse solo leggermente verso ovest, allora si formerebbe una faglia trasforme permeabile (con manifestazioni vulcaniche). Alcuni movimenti laterali, qualche divergenza ed ecco che appare una nuova catena vulcanica. In questo paradigma tale struttura sarebbe chiamata Impronta di Punto caldo. Sarebbe, in realtà, una riorganizzazione delle placche, un nuovo limite divergente di placca, una faglia trasforme permeabile, una fenditura.

Lo scambio di una lettera trasforma crak (fenditura) in track (impronta), ma c’è un mondo di differenza tra le idee che stanno dietro a queste due parole. I mondi sono diversi come il mondo del Mago di Oz è diverso da quello di Alice nel Paese delle Meraviglie. Verne e Dante, Baum e Lewis avevano idee diverse su come entrare ed uscire dal mondo a noi sottostante. Alice e Dorothy, naturalmente, hanno visioni diverse del mondo, ma i loro non sono gli unici mondi di fantasia.

Tuzo Wilson e Jason Morgan sono due degli eroi della geologia moderna. Hanno proposto e consolidato la rivoluzione della tettonica delle placche. Hanno anche tentato di fare il passo successivo, trovare un sistema di riferimento fisso. Le attuali idee di punto caldo e pennacchio possono essere ricondotte ai loro scritti. L’idea originale era semplice, elegante e verificabile. Venti pennacchi, ciascuno con le dimensioni delle Hawaii, sono emersi dall’ immobile e rigido mantello inferiore. Essi hanno guidato la convezione nel mantello superiore, hanno frammentato i continenti e hanno fornito la metà del flusso di calore proveniente dal mantello. Lontano da questi stretti pennacchi caldi, il resto del mantello affondò lentamente.

I lavori scientifici che hanno realizzato la rivoluzione della tettonica delle placche sono stati pubblicati tra il 1959 e il 1968. Molto di ciò che è stato scritto fu ampiamente disprezzato in un primo momento. Nel 1969, in una conferenza Penrose in California, William Dickinson di Stanford dimostrò come la tettonica delle placche fosse stata in grado di spiegare una varietà di caratteristiche geologiche. Nello stesso anno Warren Hamilton del USGS pubblicò un articolo che dimostra come gran parte della California sia il risultato di processi di bordo di placca. I giganti della geologia si stavano risvegliando e gli altri stavano diventando nervosi. Nel 1970 era tutto finito. I geologi erano a bordo.

La tettonica delle placche è la scienza delle placche di superficie, il robusto guscio esterno. Per capire perché le placche si muovono, dovremmo forse studiare le correnti convettive del mantello – le correnti di Holmes, Hales e Pekeris. In alternativa, le placche possono guidare se stesse e le correnti nel mantello.

Il raffreddamento delle placche e l’affondamento di fredde lastre dense rappresentano le cause per le quali le placche si muovono. Le lastre esercitano la maggior parte della trazione e tutte le placche sono interconnesse ed interagenti. Questa è una teoria olistica. L’ipotesi del pennacchio è uno schema riduzionista, ogni pennacchio congetturato è indipendente ed ogni traccia di pennacchio è diversa.

Timeo

Poi ascolta, Socrate, un racconto
che, anche se strano, è certamente vero.
                                      Platone
                                     Timeo

Platone (427-347 a.C.) scrisse che il mondo è una copia unica di un modello unico, perfetto ed eterno. “Il mondo è composto da … terra, aria, fuoco e acqua … la sua forma è sferica e gira sul suo asse.” Egli sostenne che il mondo fisico è solo una realtà secondaria e che la sua conoscenza è destinata ad essere imprecisa.

Platone era assorto in un Mondo Perduto. Gli oppositori della deriva dei continenti invocarono un mondo perduto, simile ad Atlantide, che originariamente includeva i continenti visibili. La dorsale medioatlantica emerge in superficie in Islanda, Azzorre, Isola di Ascensione e Tristan de Cunha, e alcuni geologi hanno affermato che si tratta dei resti di un ponte continentale, ora perduto, tra Europa e America. L’ossessione della ricerca di un mondo perduto è un invito a scatenare l’immaginazione. Ad esempio, alcuni hanno ipotizzato che i periodici spostamenti dei lemmings, roditori norvegesi, derivano da un impulso alla migrazione che li spinge verso un’Atlantide perduta. La leggenda di Atlantide può fare riferimento all’isola vulcanica di Santorini, o Thera, che esplose nel XV secolo a.C.

Islanda, Azzorre, Isola di Ascensione e Tristan de Cunha sono ora viste, dai geochimici, non come pezzi di un ponte continentale sprofondato, ma come tubi connessi al cuore primordiale del nostro pianeta e sono immobili, come una volta si pensava fossero i continenti. Isole immobili hanno sostituito continenti immobili, ponti continentali sprofondati e continenti perduti. In alternativa si pensa che i vulcani siano alimentati da giganteschi condotti orizzontali, lunghi migliaia di chilometri, che si estendono verso l’esterno, partendo dai tubi verticali.

Espansione del Fondale Oceanico

“… Quando hai eliminato l’impossibile, ciò che rimane,
per quanto improbabile, deve essere la verità …”
Sherlock Holmes

Ora sembra che i continenti e le placche oceaniche si muovano facilmente, galleggiando sulla fluente astenosfera. La tettonica delle placche è una ipotesi unificante grandiosa ed è diventata un Paradigma Dominante. Ora è scienza di routine – gli antideriva e i fissisti sono stati sbaragliati, o quasi.

Ci sono problemi. La complessa geologia continentale non ha ancora interamente ceduto ai dettami della tettonica delle placche. Se le placche oceaniche sono ‘come una piatto da tavola’, allora i continenti sono piatti di carta fradici o zattere di sughero alla deriva oppure cubetti di ghiaccio. La tettonica delle placche, quando riferita a placche oceaniche, si chiama espansione del fondale oceanico.

La maggior parte dei vulcani e dei terremoti del mondo sono situati ai bordi della placca, proprio dove dovrebbero essere in un mondo composto da placche rigide che si urtano. Ma alcuni terremoti e vulcani sono all’interno delle placche – in Wyoming, Hawaii, Tahiti. Questi vulcani, naturalmente, sono chiamati vulcani intraplacca. La maggior parte di questi, però, si trova ai confini delle placche oppure vicino ai bordi di continenti o di vecchi confini di placche, e potrebbero essere visti come vulcani quasi di confine di placca (quasi interplacca), certamente non vulcani intraplacca. Se le placche non fossero del tutto rigide e indeformabili, se ci fossero crepe o se le placche potessero rompersi, allora questi vulcani potrebbero avere una spiegazione semplice. Se le placche sono costituite da un mosaico di placche più piccole, guidate nei loro movimenti dalle loro vicine, allora una modifica delle condizioni consentirebbe al magma di risalire attraverso queste fessure fra subplacche, come le erbacce che invadono ogni crepa nel marciapiede. Le ‘placche’ della tettonica delle placche, infatti, non sono oggetti uniformemente rigidi, come implica la metafora ‘placca’. Circa il 10% del magma del mondo risale attraverso vulcani “intraplacca” e riempie le spaccature di una placca parzialmente in frantumi; oppure c’è bisogno di una nuova teoria? Se lasciamo cadere l’idea di placche rigide, indeformabili e perfette, possiamo migliorare la tettonica delle placche oppure la metafora placca è così potente che non possiamo nemmeno prendere in considerazione questa possibilità? “Rigida” e “indeformabile” e “perfetta” sono in realtà aggettivi superflui o ipotesi.

Alfred Wegener ha scritto, nel 1928, “… è al di là del potere di un uomo seguire completamente i dettagli della valanga di letteratura sulla teoria della deriva nelle varie scienze.” Questo non è un problema nuovo. J.W. Gregory commentò, con una traccia di orgoglio, le difficoltà di tenere il passo con la letteratura, anche nel proprio settore disciplinare … nel 1915!

Alfred Wegener, il padre della deriva dei continenti, era un meteorologo e un geofisico. Conosceva una grande quantità di letteratura geologica e fu duramente criticato dalla maggior parte dei geologi del suo tempo, che lo accusavano di fare troppo affidamento sulla letteratura scientifica e di tendere alla generalizzazione. Probabilmente sarebbe stato criticato, se non avesse letto la letteratura scientifica. A che cosa serve la letteratura, in ogni caso, se non per la lettura? È stato criticato per aver sostenuto che i continenti combaciano, infatti perché ciò avvenga dovrebbero essere distorti; ma se l’incastro è buono, è stato criticato perché i continenti dovrebbero distorcersi man mano che attraversano il basamento dell’oceano.

Wegener era riprovevole se i continenti combaciano e riprovevole se non lo fanno! Egli è stato criticato per la difesa ad oltranza, con ragionamento subdolo, tipico di una memoria processuale, dagli antagonisti, che hanno utilizzato proprio questi metodi e riposto una eccessiva fiducia nella letteratura scientifica. Per di più Wegener era Tedesco, in un periodo in cui le relazioni e le comunicazioni tra scienziati di lingua inglese e scienziati tedeschi non erano buone. Forse i geologi non erano organizzati e litigavano tra di loro, ma riconoscevano un estraneo quando ne vedevano uno. Uno che non era un membro della Gilda, oltretutto. In una riunione geologica ad Atlantic City, nel 1926, i geologi americani considerano Wegener al di fuori della cerchia dei pensatori accettabili. Nella città dove è nato Monopoly® non c’era spazio per teorie alternative. Il tempo non era giusto, anche se Wegener lo era. Il tempo non sarebbe stato maturo per altri 40 anni!

La maggior parte degli ‘scopritori’ e sintetizzatori dell’Espansione del Fondale Oceanico non erano stati addestrati alla geologia continentale o ai dogmi geologici. C’erano paleontologi da salotto o da crociera, geofisici che scrutavano la Terra con nuovi strumenti e menti aperte. Alcuni di loro sono cresciuti fino a essere le dogmatiti di oggi; difensori della metafora e dell’attuale Modello Standard.

Stiramento o Schiacciamento

Montagne, spaccature, dorsali, crepe e vulcani fanno tutti parte della tettonica delle placche. I geologi guardano la superficie della loro Terra e cercano di estrapolare le cause di tali manifestazioni. Anche gli sforzi sono una parte della tettonica delle placche, ma sono spesso ignorati, in quanto non possono essere visti. Stiramento, piegatura, collisone e scorrimento, tutti coinvolgono forze che gli ingegneri chiamarono ‘sforzi’. Sforzi reggono le montagne; sforzi causano terremoti; sforzi causano spaccature. Sforzi possono causare anche l’eruzione di magma. Ma lo sforzo non è visibile, non è un oggetto.

I fondatori della geologia furono responsabili del concetto di Tempo Profondo (Tempo Geologico). Anche astronomi e cosmologi contribuirono all’affermarsi di questo concetto, come fece peraltro Edgar Allan Poe, scrittore e poeta di Baltimora. Egli notò il paradosso del cielo notturno buio e ipotizzò che la luce proveniente da ogni stella non avesse un tempo sufficiente per raggiungerci. In geologia, il tempo rende possibili quasi tutte le cose. Le montagne richiedono tempo per apparire e scomparire.

Le montagne hanno sempre giocato un ruolo importante nelle visioni della Terra profonda e sia Jeffreys che Holmes se ne sono occupati. La Teoria della Terra di Burnet  si è in parte basata sui suoi viaggi nelle Alpi. Le Alpi sono state importanti in molte delle prime teorie.

“Se desideri estendere il tuo campo visivo, getta il tuo sguardo
tutto all’intorno, e osserva attentamente ogni cosa in lungo e in
largo … in nessun altro luogo puoi trovare, in così piccolo raggio,
così tanta varietà come in montagna.”
                                                              Konrad Gesner

Se uno osserva la Terra dalla sommità delle Alpi, ha l’impressione di vedere una mela avvizzita. La teoria prevalente prima della tettonica delle placche e dei concetti di Terra mobile era una Terra che si restringe e che si contrae. Alcune arance (navel) sembrano sul punto di esplodere in corrispondenza del loro ombelico. Le teorie della Terra sono diverse quanto le mele differiscono dalle arance.

Anche se la tettonica delle placche è un’ipotesi generalmente accettata, non c’è accordo su ciò che spinge le placche, quanto profondo è il loro pescaggio nel mantello e ciò che accade ai sedimenti e alla crosta che si portano dietro. Ci sono barriere nel mantello? Se le placche sono robuste, allora i bordi delle placche rappresentano zone deboli. Se le placche sono meno forti, ci possono essere crepe e vulcani lontano dai ‘confini’ della placca. Le placche non vivono per sempre; placche attuali sono tessere di mosaici di antiche placche. Alcune placche attuali sono pezzi di placche più antiche e più grandi. Quando una placca  comincia a frantumarsi, una spaccatura e una intrusione di magma segnano la linea di rottura. Le spaccature e i punti deboli sono importanti quanto le placche stesse.

Molte cose ‘cadono attraverso le fenditure’, ma alcune anche risalgono attraverso di esse. I vulcani sono come Prestigiatori, trovano le crepe e gli orifizi. Entrambi creano confini e cancellano confini.

*   *   *

Dialogo

PAROLE, PAROLE, PAROLE

ALICE Questo è un mondo strano. La gente crede in cose che non può vedere e insiste sul fatto che i fenomeni, ad esempio gli sforzi, sono cose.

REGINA di CUORI Una volta ho creduto in sei cose impossibili prima di colazione.

HUMPTY DUMPTY Quando uso una parola, questa significa esattamente quello che ho scelto che significhi!

FINTA TARTARUGA La vita è sempre stata così. Il calore è una vibrazione, ma è stato chiamato il calorico(3), una cosa. Lo spazio esterno vuoto è stato chiamato etere. La forza vitale, l’ego e l’anima sono tutte cose cui le persone hanno creduto, ma che non hanno mai visto. Atlantide e i ponti continentali sono cose mitiche. E’ naturale associare vulcani ad un pennacchio, che è una cosa, piuttosto che allo stress (sforzo), che è uno stato d’animo, come il piacere.

CAVALIERE BIANCO Ci stai prendendo in giro, Tartaruga?

REGINA di CUORI   Tagliategli la testa!

ALICE  Ma noi non crediamo in Buchi Neri, Materia Oscura, Big Bangs e Anti-Materia?

NEWTON I FISICI sono autorizzati a credere a qualsiasi cosa. Noi siamo le Primedonne della Scienza.

CAVALIERE BIANCO Perché voi state in piedi sulle spalle di un gigante?

HUMPTY DUMPTY (raccogliendo un pezzo di carta che il vento aveva trasportato all’interno) Era cerfuoso e i viviscidi tuoppi ghiarivan foracchiando nel pedano: stavan tutti mifri i vilosnuoppi mentre squoltian i momi radi invano. Stai attento figliolo al Ciciarampa! Le mascelle che mordono, gli artigli che catturano!(4)

TUIDELDUM Questo mi è chiaro.

TUIDELDÌ Al contrario. Non è giusto!

ALICE Che cosa è questo Paradigma? Mi suona come cocciutaggine.

TORRE BIANCA Noi lo chiamiamo dogma, fede

ALICE Io preferisco la teoria della espansione e contrazione. Anch’io ultimamente mi sono espansa e contratta.

CAPPELLAIO MATTO Aspettate di vedere i piatti di portata al mio tea party. Ci servo sopra tonico e bacche di mirtillo rosso. Io lo chiamo placca tea-tonica(5). Se si rompono le mie placche, la festa è finita!

ALICE Non c’è niente di peggio che il succo di mirtillo rosso che sgocciola da un piatto incrinato.

HUMPTY DUMPTY Eccetto quella metafora di guscio incrinato! Vorrei essere sodo. Sono così fragile.

DOROTHY Oh, oh! Ho l’impressione che ci aspetti una lezione sulle cose da fissare, sulle cose fisse o sulla fissità.

CANTO XI                                                          LA SFERA FISSA

Al tempo di Dante la Terra era il pianeta fisso, attorno al quale ruotava tutto il resto. Il centro della Terra portava il peso dell’Universo. Al tempo di Galileo la Terra era un cristallo fisso, rigido in cui nulla era mai cambiato. Al tempo di Darwin sono state definite le specie. Newton e Jeffreys credevano che le montagne fossero immutabili. La presupposta resistenza elevata della Terra è stata utilizzata da Jeffreys per sostenere l’immobilità dei continenti. Quando i continenti furono lasciati liberi, i geologi persero gli ormeggi. Isole nel centro dell’Atlantico e del gigantesco Pacifico sono state adottate come punti fissi, così come Dante utilizzò le stelle fisse in Paradiso. Il Monte del Purgatorio è stato da lui fissato esattamente agli antipodi di Gerusalemme, nell’oceano meridionale, punto di impatto di Satana, dopo che fu lasciato cadere dal cielo per diventare l’Angelo Diabolico. Anche le idee possono essere fisse.

Fissità

Eppur si muove
Galileo

Il Polo Nord punta verso la Stella Polare, o quasi. Non vi è alcuna Stella Polare meridionale, e, a causa della precessione, la Stella Polare occupa solo per breve tempo la sua posizione privilegiata. Gli Antichi Greci e Romani non avevano Stella Polare. Ipparco ci dice, nel 125 a.C., che ‘al polo non ci sono assolutamente stelle.’

I Poli hanno un significato profondo per coloro che guardano il cielo perché creano un asse, attorno al quale il cielo sembra ruotare. Per gli Antichi questa rotazione celeste e la sua direzione avevano un significato magico e profondo. Nei paesi nordici la Stella Polare è stata chiamata la Stella Chiodo. I punti fissi sono importanti nei miti e nelle religioni. Si pensava che i continenti fossero inchiodati al mantello. Gli odierni chiodi sono piccole isole negli oceani.

Suppongo che se l’unica cosa che hai è un
martello sia allettante trattare tutto come fosse un
chiodo.
                         Psicologia della Scienza (1966)
                        Abraham Maslow 

Gli specialisti in scienze della Terra hanno tutti i loro martelli, ma hanno bisogno di un Chiodo. La Stella Polare, la Stella Chiodo, non è visibile dal monte Purgatorio.

L’umanità sembra aver bisogno del concetto che qualcosa sia fisso, preferibilmente quel qualcosa su cui viviamo. La Terra generalmente è immobile sotto i nostri piedi. Ecco perché i terremoti sono, fra le catastrofi naturali, quelle che maggiormente suscitano terrore. Un tempo la Terra era considerata il punto fisso, attorno al quale si muovevano i cieli. In geologia i continenti sono stati a lungo considerati come immobili. Negli anni Venti e Trenta del secolo scorso la possibilità della deriva dei continenti è stata ampiamente discussa dai geologi e quasi completamente respinta. Gli avversari erano più pronti ad accettare molte coincidenze e paradossi inspiegabili, piuttosto che accettare una nozione o una mozione, priva di una spiegazione fisica evidente. Proprio come Lord Kelvin era in guerra con i geologi relativamente all’età della Terra, allo stesso modo Sir Harold Jeffreys, con argomenti fisici, tenne lontane le idee rivoluzionarie di deriva dei continenti e di tettonica delle placche. Le idee tendono ad essere fisse.

Daly, nel 1926, scrisse che la deriva dei continenti era una nuova, sorprendente spiegazione che molti geologi hanno trovato bizzarra e persino sconvolgente, una concezione rivoluzionaria. E’ stata una rivoluzione sulla carta; il concetto non fu accettato per più di trent’anni. La mancanza di una spiegazione fisica costituiva un ostacolo, eppure, i meccanismi di gravità, magnetismo ed elettricità sono stati tutti completamente accettati prima dello sviluppo di una teoria adeguata. A volte una teoria precede le osservazioni – Relatività, Buchi Neri, Monopoli, Angeli, Dislocazioni – ma i geologi in genere preferiscono avere prima qualcosa di tangibile. Pennacchi e materia primordiale sono eccezioni a questo saggio regime. Col passare del tempo ci fu un graduale spostamento nelle scienze della Terra, dalla stabilità al mobilismo, da uniformitarismo a movimenti rapidi ed eventi insoliti. I terremoti sono stati studiati, sono state trovate lunghe faglie. I geologi lentamente cambiarono opinione. O meglio, la geologia cambiò opinione; pochi geologi  lo hanno fatto. I Dipartimenti di Geologia rinnovarono le loro Facoltà due volte dai tempi di Wegener a quelli di Wilson.

Da parte dei professionisti in un certo campo purtroppo è comune rifiutare rivoluzioni proposte nella scienza, facendo osservazioni ad hominem, riservate ai sostenitori della nuova teoria. Questo era comune allora ed è comune ancora oggi. Tafano, anticonformista, monomaniacale, bizzarro ed anche peggio, sono parole usate contro gli innovatori e contro quelli che mettono in discussione lo status quo, nonostante tutto ciò che la scienza richiede siano dibattiti e verifiche.

La deriva dei continenti è stata ignorata per così tanto tempo, perché è stata proposta da un estraneo (“quel meteorologo tedesco”). Non c’era nessun meccanismo a spiegarla, non rappresentava lo status quo ed era contro la stabilità. Quando fu finalmente accettata, c’erano nuovi dati, ma, soprattutto, nuove persone, nuove parole (tettonica delle placche, espansione del fondale oceanico), nuove metafore e la disponibilità a sbarazzarsi dei paradossi e delle coincidenze. Keith Runcorn, un geofisico britannico e studioso di magnetismo delle rocce, un altro estraneo alla geologia, è stato uno dei più forti sostenitori della mobilità durante i periodi bui dell’antideriva. Il magnetismo terrestre, misurato dai geofisici, fu uno strumento importante per la sconfitta dei fissisti. I fisici amano dire che furono la fisica e i fisici che  alla fine costrinsero la geologia a cambiare parere. Runcorn finì assassinato a San Diego.

I Dipartimenti di Geologia sono stati presi in consegna da fisici, chimici e ambientalisti. Sono rimasti al mondo solo pochi Dipartimenti di Geologia. Per lo più ora sono Dipartimenti di Geofisica, Scienze Planetarie, Risorse o Ambiente, Divisioni Geologiche e Scienza Planetaria.

Anomalie, paradossi e coincidenze di solito vengono ammessi (o tirati fuori da sotto il tappeto) solo dopo il fatto. La Storia della Scienza è piena di prove che la maggior parte degli scienziati sono conservatori, resistono all’innovazione, anche di fronte a prove schiaccianti. In questo non differiscono dalla popolazione in generale, compresi i politici. E una mente logica non è un rimedio a questo. La logica fornisce nuovi modi di guardare alle cose, ma non fornisce cose nuove. Poche persone, musoni, misantropi, tafani, imbroglioni e monomaniacali, si preoccupano di anomalie, paradossi e coincidenze nei paradigmi regnanti e vengono tenuti a bada dalla comunità scientifica.

Ora sappiamo che anche i pesanti continenti si muovono: lastre massicce e fosse oceaniche si muovono, il sistema globale delle dorsali sembra muoversi.

Sigmund Freud ha osservato che l’umanità, nel corso del tempo, ha dovuto sopportare, da parte della scienza, due grandi oltraggi al proprio ingenuo amore di sé. La rivoluzione galileiana ha tolto la Terra dal centro dell’universo e la rivoluzione darwiniana ha derubato l’uomo del suo particolare privilegio di essere stato espressamente creato come specie unica. La Terra è solo un granello in un sistema di mondi di grandezza inconcepibile e l’uomo è disceso dagli animali. Egli (Freud) poi ha continuato a proclamare immodestamente che il suo lavoro aveva rovesciato l’ultimo piedistallo di questa infelice ritirata – l’opinione che l’umanità aveva di essere in possesso almeno di una mente razionale.

Stephen Jay Gould sottolineò che Freud aveva sottovalutato la scoperta del Tempo Geologico fatta dai geologi. Anche il tempo è di immensità quasi incomprensibile e l’uomo non è esistito per la maggior parte della sua durata.

L’uomo può anche non essere al centro delle cose, ma ha la capacità di immaginarle e tale capacità è molto di più. A volte ha anche una mente razionale.

Il genere umano maschile, guidato dalla comunità geologica, ha creduto a lungo che i continenti, in fin dei conti, fossero immobili. Le opinioni espresse dal genere umano femminile non sono state registrate. Questo non fu il dogma della Chiesa anglicana. Il reverendo Thomas Burnet prese coscienza del fatto che i nativi del Nuovo Mondo erano stati separati dal Giardino dell’Eden. L’implicazione è chiara.

Recentemente fisici e cosmologi hanno riacceso l’idea che l’uomo è lo scopo dell’universo: non chiamano questa idea fede o mito, la chiamano il Principio Antropico(6).

L’attuale Modello Standard geologico è che, mentre i continenti possono muoversi, le isole non possono farlo.

L’attuale generazione di geologi trova divertente la strana convinzione dei loro antenati geologi, secondo la quale i continenti erano immobili.

E il nostro mondo sta immobile, dato che questo è ciò che la
Chiesa ha insegnato, dunque, i terremoti non esistono ed i tremori
che sperimentiamo sono solo la conseguenza di immaginazione
febbrile.
                                          Evan S. Connell
                                          The Alchymist’s Journal

Per amare [Dio] veramente si deve amare il cambiamento, e si
deve amare uno scherzo, essendo proprio queste le vere inclinazioni
del suo cuore.
                                         Isak Dinesen
                                         The Dreamers 

Rigidità e Spazio-Tempo

L’obiezione principale che Sir Harold Jeffreys usò contro la deriva dei continenti, fu che il mantello era troppo rigido. La rigidità è l’opposto della flessibilità e deformabilità. Se il mare fosse  congelato fino in fondo, gli iceberg smetterebbero di spostarsi così rapidamente. L’oceano non sarebbe fluido-simile, concetto che è anche l’opposto di rigidità.

Einstein ci dimostrò che i concetti di spazio e tempo (spacetime) e di  materia ed energia sono intrecciati. Altrettanto intrecciati sono, nella Terra, Temperatura e Tempo. I solidi fluiscono, se viene dato loro abbastanza tempo o se portati a temperatura elevata. L’effetto della pressione può contrastare quello della temperatura, perciò tempo, temperatura e pressione devono essere considerati tutti insieme. La deriva dei continenti era diventata plausibile da quando è stato scoperto che una parte del mantello superiore – l’astenosfera, la magmasfera, lo strato debole, lo strato plastico – è abbastanza debole da consentire ai continenti di muoversi attraverso di essa. I continenti divennero mobili.

Ma il concetto di rigidità è sopravvissuto. J. Tuzo Wilson ha inventato l’ipotesi del pennacchio fisso, perché pensava che i vulcani nelle isole oceaniche fossero fissati al mantello rigido sottostante l’astenosfera. Un mantello rigido, non flessibile è un elemento essenziale dell’ipotesi del punto caldo fisso. Isole fisse hanno rimpiazzato continenti immobili, quando il Paradigma del pennacchio ha rimpiazzato il Paradigma dei continenti fissi. Ma, su scale di tempo sufficientemente lunghe, tutto scorre.

Archimede disse: “Datemi un punto d’appoggio (e una leva abbastanza lunga) e posso sollevare la Terra.” La stessa idea vale per il tempo. Dammi abbastanza tempo e posso spostare le montagne. Il tempo geologico è una ‘forza’ potente che ci fa riflettere sulle nostre idee di rigidità e fissità.

La tettonica delle placche  ha sostituito il concetto di Terra rigida con il concetto di placche rigide. La tettonica delle placche funziona bene, perché le placche superficiali sono quasi rigide. Quasi tutti i terremoti ed i vulcani sono nei pressi dei margini della placca e ne definiscono i confini. Ma le placche si rompono e si deformano. Le placche sono alleanze temporanee tra piccole placche, che si muovono insieme, come l’acqua in un ruscello. Le placche hanno spaccature. Ci sono vulcani e terremoti intraplacca, i quali dimostrano che le placche non sono perfettamente rigide. Una crepa in una pignatta può consentire la fuoriuscita del vapore. Vulcani e terremoti possono essere utilizzati per mappare le debolezze nella placca, per definire i confini delle placche e nuovi possibili confini delle placche.

Le ipotesi dei punti caldi e dei pennacchi partono dal punto di vista opposto. Dal momento che le placche sono per definizione (supposizione) rigide, allora è una parte calda del mantello sottostante che provoca vulcani i quali sono ancorati ad un’altra parte rigida della Terra, il mantello profondo. Questo è il modello di Terra rigida di Jeffreys. In questo modello solo una piccola parte della Terra  si deforma ed è sede di moti convettivi. I vulcani hanno radici profonde nella Terra, non occupano crepe superficiali, rappresentano le arterie che giungono al cuore della Terra, non una enuresi superficiale o uno strappo nella borraccia.

Il tempo, la tensione, il calore, la temperatura, il tessuto e le onde sono concetti molto diversi dalle cose. L’uomo inventa cose, come calorico, dèi, etere, angeli, piume, fatine dei denti … quando, a volte, è necessario un concetto nuovo o un diverso modo di pensare.

A volte si deve ricominciare tutto. Torniamo all’inizio.

NOTE

  1. Nel mondo dei Lapponi la Stella Polare è chiamata il Chiodo del Nord.
  2. non spiega tuttavia l’orogenesi Alpino-Himalayana, risultato di collisione tra placche continentali (e.g. Le Scienze 1980, 141, 60-69).
  3. Antico nome dato al calore.
  4. Traduzione italiana di Milli Graffi del 1975.
  5. In Inglese plate significa sia placca tettonica che piatto di portata.
  6. secondo cui l’uomo rappresenta la chiave interpretativa dell’Universo. “Cogito ergo mundus talis est”.

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