Materia întunecată (II)
La sfârşitul episodului trecut am vorbit despre Zwicky şi descoperirea sa. Destul de ciudat, din 1934 când astrofizicianul a făcut publice descoperirile sale, şi până în 1970 nimeni nu le-a luat în seamă. Ignorarea acestor idei revoluţionare a fost o decizie extrem de proastă a comunităţii ştiinţifice deoarece a provocat pierderea a decenii întregi de potenţiale cercetări în domeniu. Deabia în zilele noastre materia întunecată a devenit obiect de studiu aplicat şi asta numai după ce anumiţi cercetători şi-au dat seama că descoperirile lui Zwicky explică câteva din propriile lor rezultate şi observaţii.

Prin 2006 cercetătorii britanici de la Universitatea Cambridge au făcut nişte descoperiri extrem de interesante. Conform calculelor lor particulele componente ale materiei negre se mişcă cu o viteză de 9 kilometri pe secundă, mult mai rapid decât se credea până atunci. Ei au putut chiar să determine şi temperatura normală a materiei negre: 10.000°C. Aceste descoperiri nu au dus totuşi la o concluzie comună în rândurile comunităţii ştiinţifice care rămâne divizată în ipoteze, plecând totuşi de la singurul aspect asupra căruia au căzut de acord: materia întunecată este, cel mai probabil, de origine nonbarionică.

Probabil că cea mai importantă barieră ce stă în calea descifrării misterelor materiei întunecate este incompleta noastră cunoaştere a gravitaţiei şi fenomenelor asociate acesteia. De-a lungul timpului s-au formulat multe teorii cu privire la natura materiei întunecate însă una dintre ele se remarcă în mod deosebit prin originalitate şi atractivitate.

Conform Teoriei M, care nu este altceva decât varianta actualizată a Teoriei Corzilor există, în afara celor 4 dimensiuni cunoscute, încă 8 dimensiuni astfel încât numărul lor total ajunge la 11. Într-un Univers membranatic, cum este cel postulat de Teoria M, capetele corzilor sunt ancorate de membrana spaţiului nostru astfel încât particulele nu se pot mişca decât în interiorul acestei membrane. Însă particulele ce transportă forţa gravitaţională, gravitonii, sunt corzi închise, ca nişte inele, deci pot "evada" din membrană, ceea ce explică de ce gravitaţia este mult mai slabă decât forţa electromagnetică. Acest comportament oferă şi o explicaţie interesantă pentru materia întunecată care ar fi în fapt gravitoni "evadaţi" dintr-o membrană învecinată (dimensiune paralelă în termenii literaturii SF) care pătrund în membrana spaţiului nostru.

Până acum nimic nu este sigur şi oricare dintre teoriile formulate are argumente pro sau contra dar, la viteza cu care evoluează cunoaşterea umană, bănuiesc că nu va mai trece mult timp până ce se va lămuri şi această chestiune. Moment în care, bineînţeles, ne vom apuca cu toţii să discutăm despre descoperirea epocală ce va să vie.

Materia întunecată (I)
E = mc². Este poate cea mai cunoscută ecuaţie şi cu siguranţă cu toţii ne aducem aminte de ea din vremea când eram la şcoală. Este la fel de genială ca cel care a imaginat-o numai că atunci când încercăm să o aplicăm spaţiului ne alegem cu o anomalie. Şi încă cu una de proporţii. Dacă o utilizăm pentru a determina cam câtă materie există în Univers constatăm că ne lipseşte cam 96% din total. Cu alte cuvinte, noi am descoperit doar 4% din materia Universului.

Nu vă uitaţi la mine că restul nu l-am luat eu!

Nişte cercetători cu iniţiativă, ca să nu fie prinşi pe picior greşit, au ieşit la rampă şi au zis că restul de 96% este reprezentat de două componente omniprezente dar invizibile, energia întunecată (73%) şi materia întunecată (23%). Problema cu materia întunecată este că existenţa ei este foarte greu de dovedit. Este invizibilă, intangibilă, lumina şi undele radio o străbat fără a fi în vreun fel afectate, cu alte cuvinte detectarea ei este extrem de dificilă.

Când un individ oarecare ia contact pentru prima oară cu teoriile referitoare la materia întunecată, va avea tendinţa să pufnească în râs la auzul veştii că nu există instrumente capabile să-i detecteze prezenţa. Nici măcar cercetătorii nu sunt 100% siguri că ea există. Însă materia întunecată este una din puţinele teorii existente ce încearcă să explice diferenţa între masa calculată şi cea observată în Univers. Iar singura metodă de detecţie a ei este studierea comportamentului corpurilor din imediata apropiere.

Unul din pionierii teoriei materiei întunecate a fost astrofizicianul de origine elveţiană (am putea spune europeană pentru că tatăl era elveţian, mama cehoaică şi s-a născut în Bulgaria) Fritz Zwicky. El a "detectat" materia întunecată în cursul anului 1933 în timp ce studia mişcarea galaxiilor din roiul de galaxii Coma Berenices. Încercând să afle masa acestora bazându-se mai întâi pe intensitatea strălucirii lor şi mai apoi pe teorema virialului, a avut o revelaţie. Rezultatul calculului efectuat cu cea de-a doua metodă era de 160 de ori mai mare decât cel obţinut cu prima metodă.

Aşadar, unde creşte Universul?
Revenind la întrebarea iniţială nu putem să nu constatăm că ea implică un element pe care în episodul trecut l-am stabilit ca inexistent. A susţine că Universul este o entitate oarecare, o bucată de aluat, care creşte undeva, într-un cuptor de exemplu, înseamnă să acceptăm şi ideea unei margini aferente, ceea ce am văzut că, cel puţin din punctul nostru de vedere, nu există.

După mine, cel mai cinstit răspuns la întrebarea noastră este: habar nu avem, suntem încă în plină copilărie a cunoaşterii şi nu dispunem de atributele tehnologice sau măcar psihice care să ne pemită un nivel minim de comprehensiune ce ar favoriza un răspuns măcar teoretic.

Sunt alţii însă, mult mai deştepţi decât mine, care susţin că, dacă Universul chiar este infinit atunci el nu are în ce să crească. Desigur conceptul de infinit este greu de asimilat (şi oarecum forţat dacă mă întrebaţi pe mine însă, din nou, cine sunt eu să-mi dau cu părerea?) însă el poate fi explicat dacă recurgem la ajutorul matematicii. Să zicem că avem un şir de numere 1,2,3 etc. care tinde la infinit. Dacă multiplicăm fiecare număr din acest şir cu 2 vom obţine şirul 2,4,6... şi tot aşa până la infinit. Distanţa dintre numerele din şir s-a "întins" (acum este 2 în loc de 1) dar putem spune şi că lungimea totală a şirului s-a extins, a crescut? Păi, primul şir ajungea la infinit şi cel de-al doilea la fel deci lungimea totală este aceeaşi în ambele cazuri. Acum, dacă înlocuim numerele cu distanţele dintre galaxiile unui Univers infinit putem să ne facem o idee despre cum acesta se "întinde" fără a se "extinde". Toate bune şi frumoase, numai că nu toate cele din Univers se "întind". Nici Calea Lactee, nici Soarele, nici Pământul, nici noi nu suntem afectaţi de "întindere". Şi ca să reparăm "anomalia", pac venim cu teoria că, la o scară relativ mică, forţele de "întindere" sunt anihilate de gravitaţie, coeziunea atomică etc.

După cum se vede, dacă ne bazăm toată construcţia logică pe conceptul abstract de "infinit", ne tot adâncim în teorii şi speculaţii. Aşa că mai bine recunoaştem cinstit: în acest moment nu cunoaştem mai nimic despre Univers!

Unde este centrul Universului?
Grea întrebare. Aşa cum am văzut în episodul trecut, galaxiile au poziţii fixe una faţă de cealaltă deci nu ne puteam baza pe mişcarea lor pentru a calcula un punct de origine comun. Şi cu Universul în ansamblu lucrurile stau la fel de prost. Nu avem posibilitatea să aruncăm o privire asupra sa "din afară" iar de acolo de unde suntem, din interior, nu-i putem vedea marginile pentru a ne putea face o idee asupra formei şi dimensiunilor sale. Iar fără cunoaşterea acestor caracteristici calcularea unui centru este imposibilă.
În aceste condiţii ce ne împiedică să considerăm că noi suntem fix în centrul Universului? Poate doar faptul că nu mai există nici un sens în conceptul de "centru al Universului" şi în aceste condiţii acest termen poate fi complet ignorat.

Am putea merge chiar un pic mai departe şi să speculăm că un "centru al Universului" nici măcar nu poate exista. Pentru a înţelege asta este suficient să asimilăm ideea că Universul nu este doar foarte, foarte mare, ci este chiar infinit de mare, cu alte cuvinte te-ai putea deplasa prin el în linie dreaptă fără a-i atinge vreodată limitele. Aşadar, întrucât Universul este infinit de mare şi nu are limite, în funcţie de care să putem face calcule şi extrapolări, putem spune liniştiţi că el nu are centru, nici măcar unul teoretic.

În lumina celor prezentate în episodul trecut se nasc câteva întrebări care necesită clarificări suplimentare:

Care este distanţa dintre două galaxii?
Luaţi o ruletă, daţi o fugă până în cea mai apropiată galaxie, rugaţi primul omuleţ verde/gri întâlnit să ţină de capătul benzii apoi veniţi fuguţa înapoi lăsând banda ruletei să se desfăşoare. Notaţi distanţa indicată şi aşteptaţi o săptămână apoi notaţi din nou distanţa indicată de ruletă. Da, este corect, cele două cifre sunt identice, deci distanţa între galaxii rămâne aceeaşi, indiferent de trecerea timpului. Acum că v-aţi convins, rebobinaţi banda ruletei pentru că nu se ştie când veţi mai avea nevoie de ea. Cum? Nu mai încape pe tambur? A crescut şi distanţa între subdiviziunile unităţii de lungime? Păi singura explicaţie logică pentru o asemenea grozăvie este fenomenul de "întindere" a spaţiului iar asta înseamnă că un concept relativ simplu cum este "distanţa" poate deveni foarte complicat la scara Universului.

Acum să nu vă luaţi de mine spunând că ruleta aia ar trebui să fie alcătuită din atomi care nu sunt legaţi prin forţe intermoleculare ca să funcţioneze experimentul, dădeam şi eu un exemplu. Însă un fenomen oarecum asemănător cu cel descris în cazul ruletei imaginare de mai sus se petrece cu lumina emisă de o galaxie în drumul ei spre o galaxie învecinată. Ea va fi supusă aceluiaţi fenomen de "întindere" a spaţiului care-i va modifica lungimea de undă. Iată de ce auziţi mai tot timpul că spectrul virează spre roşu atunci când se discută de galaxii îndepărtate. Studiind intensitatea acestor modificări de spectru este destul de simplu de aflat distanţa dintre galaxii.

Să analizăm puţin cum au ajuns astrofizicienii la teoria expusă în episodul trecut:
Diferenţa între "expansiune" şi "întindere", dincolo de semantică, constă în imaginea sugerată. "Expansiune" incumbă un film mental cu o sumedenie de galaxii care plutesc prin spaţiu, toate având un punct comun de origine faţă de care se îndepărtează cu viteze foarte mari. Conform acestui scenariu avem de-a face cu o colecţie de obiecte care are dimensiuni finite şi creşte deci este firesc să ne întrebăm în ce creşte. Însă, conform teoriilor curente asupra naturii universului, această imagine este complet incorectă.

Din ceea ce ştim până în acest moment galaxiile sunt staţionare, ele nu se mişcă prin spaţiu aşa cum se mişcă avioanele prin aer, pur şi simplu stau pe loc. Cu toate acestea ele se îndepărtează una de cealaltă pentru că spaţiul dintre ele se întinde, exact aşa cum se întâmplă când tragi de capetele unei fâşii de cauciuc.
Sigur, conceptul de mai sus este oarecum greu de asimilat pentru că, din punctul de vedere al omului obişnuit, Universul este un container în care sunt "depozitate" galaxii, sori, planete, etc. Teoria relativităţii ne învaţă însă că Universul nu este chiar atât de simplu cum am fi tentaţi să credem bazându-ne pe ceea ce ne învaţă experienţele noastre de zi cu zi. Ca să putem avea o imagine completă a naturii Universului trebuie să încercăm să integrăm ideile lui Einstein cu propriile noastre concepte şi să ne imaginăm spaţiul ca pe o structură ceva mai complicată care este capabilă să se "întindă" sau chiar să se "curbeze".

Pentru a înţelege conceptele de mai sus, să încercăm să ne imaginăm o bucată de aluat care conţine stafide răspândite în compoziţie. În acest moment nu ştim cât de mare este bucata de aluat, ştim doar că este foarte, foarte mare, că noi stăm pe una din stafidele din interior şi suntem atât de departe de marginea aluatului încât aceasta nu are niciun efect asupra noastră sau asupra percepţiilor noastre. Dacă această bucată de aluat este supusă influenţei unei temperaturi ridicate ea va începe să se mărească, spaţiul dintre stafide se va mări însă ele nu-şi vor schimba poziţia relativă la aluat, vor rămâne fixe, nu se vor mişca prin acesta deşi distanţa dintre ele este din ce în ce mai mare.

N-am întâlnit până acum vreo sursă de informare asupra originilor şi evoluţiei Universului care să nu se refere la expansiunea Universului. Bun, am înţeles, Universul este în expansiune adică creşte. Ce nu am reuşit să înţeleg este unde anume creşte?

Înainte de Big-Bang Universul era o singularitate, un fenomen fizic în care masa, densitatea, temperatura etc. tind către infinit şi doar dimensiunea tinde către minus infinit.

Cum a apărut?; unde a apărut?; de ce a apărut această singularitate?; sunt întrebări pur retorice pentru că eventualele răspunsuri sfidează limitele cunoaşterii umane în domeniul fizicii. Ce era împrejurul acestei singularităţi şi care este natura spaţiului pe care-l ocupă Universul în expansiune este o întrebare la care foarte puţini cercetători s-au încumetat să caute un răspuns, evident, teoretic.

Printre aceştia s-au aflat şi astrofizicienii de la Departamentul de Astronomie al Universităţii Cornell. Pe scurt explicaţia lor a fost următoarea: întrucât nu avem mijloacele necesare pentru a putea vedea dincolo de limitele Universului cunoscut putem trage concluzia că acesta este infinit de mare deci nu există un spaţiu în care acesta creşte, adică ar trebui să înlocuim "expansiune" cu "întindere", cu alte cuvinte să nu ne mai imaginăm Universul ca pe un balon ci, mai degrabă, ca pe o bucată amorfă de aluat.

Evoluţia subterană a vieţii
Conform modelului propus de Teoria Pământului în Expansiune viaţa a evoluat în mări subterane şi a migrat către suprafaţă în timpul "exploziei" din Cambrian. Seria glaciaţiunilor din Precambrian explică formarea mărilor subterane precum şi migrarea formelor primitive de viaţă în adâncurile planetei.

Dacă acceptăm că responsabilitatea pentru răcirea accentuată a planetei cade în sarcina slăbirii forţelor gravitaţionale de coeziune am putea estima că procesul de expansiune a demarat concomitent cu glaciaţiunea Sturtiană, în urmă cu aproximativ 750 de milioane de ani. Pe de altă parte, conform estimărilor, durata totală de timp pe parcursul căreia s-a desfăşurat procesul de expansiune este undeva în jurul cifrei de 1,1 miliarde de ani, ceea ce sugerează că procesul a demarat concomitent cu începutul fragmentării supercontinentului Rodinia, adică la începutul Proterozoicului. Asta ar însemna că, la începutul Cambrianului, raza Pământului era doar cu puţin mai mare decât jumătatea celei actuale şi că a crescut treptat şi constant până în urmă cu aproximativ 100 de milioane de ani, când dinozaurii şi alte vieţuitoare de talie foarte mare au cunoscut o perioadă extrem de prosperă, probabil datorită reducerii gravitaţiei.

Sunt extrem de rare cazurile în care s-au găsit fosile ale unor forme de viaţă din Precambrian. Explicaţia oficială pentru acest fenomen este lipsa cochiliilor sau a unor elemente de schelet la fauna din acea perioadă. Fauna de Ediacara, aşa numitele vendobionte, apărută la graniţa dintre Precambrian şi Cambrian, au foarte puţine caracteristici recognoscibile în fauna actuală şi o relaţionare incertă cu organismele foarte evoluate apărute în explozia din Cambrian. O foarte coerentă explicaţie pentru aceste inadvertenţe şi pentru salturile evolutive inexplicabile până acum apare în Teoria Pământului în Expansiune care postulează că au existat două lanţuri evolutive distincte.

Primul lanţ evolutiv ar fi acela al vendobiontelor apărute prin dezvoltarea procariotelor care nu au găsit refugiu în subteran şi au fost nevoite să se adapteze unor condiţii de mediu extrem de dure, supravieţind în zonele adiacente focarelor vulcanice, în apa adunată în cavităţile de suprafaţă. Aceste organisme nu au reuşit însă să se adapteze şi schimbărilor de mediu produse în Cambrianul timpuriu şi au dispărut relativ rapid. Conform unor alte teorii vendobiontele nu au dispărut ci s-au transformat în acele organisme cu mod de hrănire atipic cunoscute astăzi sub numele generic de plante.

Cel de-al doilea lanţ evolutiv îl reprezintă fauna ce a prosperat în mările şi lacurile subterane, la adăpost de frigul glacial şi bombardamentele cu radiaţii radiaţii de la suprafaţă ceea ce a permis o diversificare accentuată şi o desfăşurare mult mai rapidă a proceselor evolutive. Această faună subterană a migrat către suprafaţă prin faliile apărute în urma procesului de expansiune, odată cu încetarea glaciaţiunilor şi încălzirea climei, fiind la originea a ceea ce astăzi se numeşte "explozia" din Cambrian.

Pentru pasionaţi: detalii despre Teoria Pământului în Expansiune.

Precambrian: Special (I)
Precambrian: Special (II)
Precambrian: Special (III)
Precambrian: Special (IV)
Precambrian: Special (V)
Precambrian: Special (VI)

Să încercăm să transpunem datele de până acum în lumina Teoriei Pământului în Expansiune.

Evoluţia continentelor
Ipoteza existenţei supercontinetului Pangea provine din lucrările Wegener iar ipoteza privind existenţa unor supercontinente anterioare a fost forţată de datele furnizate de fosile ce sugerează existenţa unor mari mase de uscat alipite. Ori această ipoteză nu mai este necesară conform Teoriei Pământului în Expansiune întrucât oceanul nu exista în perioada când raza Pământului era doar jumătate din cea actuală. Rodinia Pământului cu diametru redus ar fi putut arăta aşa cum presupune geologia actuală că a arătat, numai că ceea ce este astăzi considerat un supercontinent ar fi fost de fapt scoarţa unei planete mai mici.

Teoria Pământului în Expansiune avansează ideea că, în urma creşterii graduale a razei Pământului, în scoarţă au apărut crăpături care, lărgindu-se, au colectat apă şi s-au transformat în mări interioare şi lacuri, mai mult sau mai puţin întinse. Această reprezentare incumbă şi existenţa unor punţi de legătură între continente ceea ce elimină nevoia de a postula ciclicitatea formării supercontinentelor. Aici însă apare o întrebare: când s-a produs creşterea în diametru a planetei? Să fi început cu 750 de milioane de ani în urmă şi să se fi încheiat acum cu 100 de milioane de ani, un parcurs de 650 de milioane de ani ce cuprinde şi epoca dinozaurilor uriaşi a căror creştere ar fi fost favorizată de o gravitaţie redusă? Sau să fi început mult mai devreme, acum 1 miliard de ani, în Neoproterozoic, faza  terminală a Eonului Proterozoic, exact atunci când a început fragmentarea supercontinentului Rodinia? Estimarea realizată pe baza modelului cuantic al radiaţiei gravitaţionale indică o durată a tranziţiei de aproximativ 1,1 miliarde de ani ceea ce înseamnă că cea de a doua variantă de răspuns este şi cea mai plauzibilă.

Evoluţia oceanelor
În perioada când diametrul Pământului era pe jumătatea celui actual continentele acopereau cea mai mare parte a suprafeţei din acea vreme, ceea ce înseamnă aproximativ 25% din suprafaţa actuală a uscatului, plus sau minus câteva procente, în funcţie de suprafaţa ocupată de mările interioare şi calotele polare. În zilele noastre suprafaţa acoperită de continente şi mări interioare este cam 31% din total ceea ce înseamnă că masa continentală a crescut, cel mai probabil datorită extinderii pe verticală şi a adâncirii oceanelor. Suprafaţa oceanelor a evoluat de la un procent nesemnificativ până la aproape 70%, în special prin extinderea mărilor interioare Iapetus şi Panthalassa ce au format oceanele Atlantic şi Pacific.

Glaciaţiunile
Având în vedere vechimea sa Oceanul Pacific oferă multe date despre îngheţurile din trecut însă dovezile de până acum infirmă ipoteza glaciaţiunilor globale. Un supercontinent, echivalent al Rodiniei, care acoperă Pământul cu diametrul înjumătăţit şi este întrerupt pe alocuri de câteva mări interioare, ar absorbi mult mai puţină radiaţie solară decât oceanele tropicale prezente în teoria clasică şi astfel apariţia glaciaţiunilor devine mult mai explicabilă. Neverosimila teorie a Bulgărelui de Zăpadă poate fi înlocuită cu o mult mai probabilă serie de mici glaciaţiuni. Fragmentarea echivalentului Rodiniei este mult mai bine explicată prin apariţia fisurilor cauzate de creşterea diametrului planetei care, de altfel, ar fi produs şi o slăbire a forţei gravitaţionale de coeziune, proces energofag care favorizează procesul de răcire şi apariţia glaciaţiunilor.

Precambrian: Special (I)
Precambrian: Special (II)
Precambrian: Special (III)
Precambrian: Special (IV)
Precambrian: Special (V)
Precambrian: Special (VII)

Bulgărele de Zăpadă
Teoria Bulgărelui de Zăpadă este, în prezent, principalul model pentru resupusele glaciaţiuni globale din Proterozoic. Teoria introduce ideea unor glaciaţiuni "speciale", ce se deosebesc de cele "normale" prin faptul că suprafaţa oceanelor este complet sau aproape complet acoperită de o pătură groasă de gheaţă.

Unul din punctele slabe ale acestei teorii este reprezentat de lipsa unor explicaţii plauzibile cu privire la factorii declanşatori ai îngheţului dar şi cei ai dezgheţului care a pus capăt respectivelor glaciaţiuni. Există, desigur, numeroase speculaţii pe această temă, de genul:
- erupţia unui supervulcan care provoacă blocarea luminii şi căldurii solare o periodă de timp suficient de îndelungată pentru a declanşa îngheţul. Disiparea efectelor acestei erupţii determină dezgheţul.
- fenomene astrofizice specifice cum ar fi reducerea cu până la 6% a activităţii solare provoacă îngheţul. Revenirea acestor fenomene în parametri normali duce la dezgheţ.
- extinderea calotelor polare (din motive necunoscute) dincolo de paralela 30 determină creşterea albedoului ceea ce duce la îngheţ. Această ipoteză nu oferă un scenariu acceptabil pentru inversarea fenomenului. Teoria acumulării de gaze cu efect de seră provenite din erupţii vulcanice nu stă în picioare din cauza concentraţiei uriaşe de dioxid de carbon pe care o presupune (cam de 350 de ori cantitatea actuală).

Simulările climatologice globale cu ajutorul cărora s-a încercat confirmarea teoriei Bulgărelui de Zăpadă nu au reuşit să producă îngheţ în zona ecuatorială decât în varianta cea mai simplă, care nu ia în considerarea existenţa oceanelor cu dinamică complexă.

De asemenea, datele paleomagnetice utilizate pentru datarea sedimentelor şi plasarea Australiei şi a Namibiei (teritorii ce conţin majoritatea dovezilor despre glaciaţiunile din Proterozoic) la Ecuator în acea perioadă, ce se bazează pe prezumţia că teoria derivei continentelor este corectă, au şi ele o mică problemă. Nu există o "hartă" a fluctuaţiei polilor magnetici în perioada de interes şi asta forţează deducerea polarităţii câmpului magnetic pe baza unor metode statistice. Teoria Pământului în Expansiune este mult mai simplă şi permite eliminarea complicatei teorii a glaciaţiunii globale care poate fi înlocuită cu ideea unor glaciaţiuni normale, asemănătoare celor de dată recentă. De asemenea această teorie explică şi prezenţa dovezilor cu privire la glaciaţiuni în Australia şi Namibia prin simpla plasare a acestora în apropierea Polului Nord în acea perioadă.

Precambrian: Special (I)
Precambrian: Special (II)
Precambrian: Special (III)
Precambrian: Special (IV)
Precambrian: Special (VI)
Precambrian: Special (VII)

Glaciaţiunile din Proterozoic
Era Neoproterozoică, ultima parte a eonului Proterozoic, pare a fi fost dominată, în toate cele trei perioade ale sale (Tonian, Cryogenian, Ediacardian), de un şir de glaciaţiuni, cele mai remarcabile, două la număr, petrecându-se în perioada de mijloc, numele acesteia fiind o consecinţă directă a lor.

Se presupune că în Cryogenian au avut loc două glaciaţiuni generalizate, denumite Glaciaţiunea Sturtiană şi Glaciaţiunea Marinoană.

Glaciaţiunea Sturtiană pare să fi avut loc acum 750-700 de milioane de ani, cam în acelaşi timp cu încheierea procesului de fragmentare a Rodiniei şi există ipoteze care susţin că cele două evenimente sunt interdependente. Ipoteza caracterului global al acestei glaciaţiuni se bazează pe descoperirea unor depozite de tilite la joasă altitudine. Explicaţia existenţei acestora este mult mai simplă în Teoria Pământului în Expansiune şi este privită ca rezultatul unor glaciaţiuni normale, regiunile în care au fost descoperite aceste depozite aflându-se, conform teoriei amintite, la Polul Nord în Precambrian.

Glaciaţiunea Marinoană, supranumită Varanger, este mai puţin susţinută de dovezi concrete şi se presupune că ar fi luat sfârşit cu aproximativ 635 de milioane de ani în urmă. După sfârşitul acestei glaciaţiuni globale, a început perioada Ediacardiană care a încheiat eonul Proterozoic şi a durat pâna la începutul Cambrianului, cu 542 de milioane de ani în urmă.

Aceasta este perioada în care apar primele organisme pluricelulare dar sunt foarte puţine resturi fosilizate care atestă acest lucru. Explicaţia oficială pentru această penurie a fosilelor constă în ipoteza că aceste organisme nu dezvoltaseră încă cochilii sau alte structuri tari care să poată înfrunta trecerea timpului. Această ipoteză, deşi logică, nu reuşeşte să lămurească subita dezvoltare a acestui tip de structuri chiar la începutul Cambrianului, imediat după încheierea perioadei Ediacardiene.

Precambrian: Special (I)
Precambrian: Special (II)
Precambrian: Special (III)
Precambrian: Special (V)
Precambrian: Special (VI)
Precambrian: Special (VII)

Teoria superoceanelor
Conform acestei teorii suprafaţa totală a oceanelor a scăzut din Precambrian încoace din cauza creşterii suprafeţelor continentale care, astăzi, ocupă 29% din totalul suprafeţei Pământului. Restul de 71% este ocupat de oceane, Arctica şi Antarctica. În sprijinul teoriei derivei continentelor, susţinătorii acesteia, au fost nevoiţi să introducă noi teorii despre oceane ipotetice a căror existenţă nu poate fi dovedită şi a căror dispariţie este pusă pe seama subducţiei plăcilor, o foarte convenabilă pubelă pentru orice ipoteză hazardată.

Iapetus, Oceanul Proto-Atlantic, a fost inventat pentru a putea explica anumite contradicţii din teoria lui Wegener referitoare la Pangea şi se presupune că a dispărut, pe măsură ce masele continentale se apropiau, apoi a reapărut şi a devenit Oceanul Atlantic de azi. Teoria Pământului în Expansiune susţine, mult mai simplu, că e vorba de o mare interioară de dimensiuni apreciabile.

Mirovia este un alt ocean ipotetic ce înconjura iniţial Rodinia pentru a se transforma ulterior în Oceanul Pan-African din jurul Pannotiei. Acest ocean, împreună cu platoul său, a dispărut complet, ca urmare a procesului de subducţie.

Panthalassa este oceanul apărut în urma procesului de fragmentare a Pannotiei şi este predecesorul actualului Ocean Pacific.

Toate aceste oceane ipotetice au fost introduse în teoria derivei continentelor plecând de la ideea că diametrul Pământului era, în Precambrian, identic cu cel de astăzi. Problema este că în urma acestor oceane n-a rămas nici cea mai mică dovadă a existenţei lor. Teoria Pământului în Expansiune nu necesită introducerea în discuţie a unor oceane care să umple golurile, cu excepţia unui echivalent al Oceanului Panthalassa.

Precambrian: Special (I)
Precambrian: Special (II)
Precambrian: Special (IV)
Precambrian: Special (V)
Precambrian: Special (VI)
Precambrian: Special (VII)

Teoria Pământului în Expansiune nu este nicidecum nouă fiind elaborată cu mai bine de 200 de ani în urmă de geologul italian Roberto Mantovani şi se bazează pe o observaţie extrem de pertinentă potrivit căreia continentele, aşa cum le cunoaştem noi azi, se "îmbucă" perfect astfel încât ar putea forma o suprafaţă continuă dacă diametrul Pământului ar fi pe jumătate din cel actual.

Aşa cum spuneam în episodul trecut, dacă această teorie se dovedeşte a fi corectă, multe din actualele concepte vor trebui modificate din temelii. Pentru a vă putea forma o opinie proprie în privinţa acestui subiect să privim împreună datele de care dispunem în acest moment.

Teoria supercontinentelor
Această teorie postulează o ciclicitate a agregării continentelor în aşa numite supercontinente. Ipotezele actuale susţin existenţa, pe parcursul a 2,5 miliarde de ani, a trei asemenea mase continentale - Rodinia, Pannotia şi Pangea - ce ar putea să fi fost precedate de alte supercontinente.

Rodinia se presupune că s-a format acum 1,1 miliarde de ani şi s-a sfărâmat acum 750 de milioane de ani în trei mari mase continentale - Proto-Laurasia (care s-a rupt ulterior şi a format, prin remodelare, Laurasia - America de Nord şi Asia), cratonul continental Congo (o parte din Africa) şi Gondwana (emisfera sudică curentă şi India).







Pannotia pare a fi avut o viaţă foarte scurtă la scară geologică, formându-se acum 600 de milioane de ani şi fragmentându-se după numai 60 de milioane de ani, la începutul Cambrianului, în Laurentia (America de Nord), Baltica, Siberia şi Gondwana.







Pangea, conform teoriei lui Alfred Wegener, a fost un supercontinent care, cu 250 de milioane de ani în urmă, agrega absolut toate porţiunile de uscat de pe Terra, fiind înconjurat din toate părţile de un uriaş ocean planetar numit Panthalassa.









Acest model ridică câteva semne de întrebare care-i pun la îndoială veridicitatea. Spre exemplu concentrarea masei continentale în emisfera sudică din perioada Rodinia pare a fi extrem de improbabilă. Iar concentrarea ciclică a continentelor în blocuri mai mult sau mai puţin compacte înconjurate de un ocean uriaş pare şi mai puţin probabilă în absenţa unor fenomene fizice care să determine acest comportament. Baza acestei teorii o reprezintă corelarea conturului continentelor actuale care nu a putut fi explicată altfel până la apariţia Teoriei Pământului în Expansiune ce elimină complicaţiile şi inadvertenţele teoriei referitoare la deriva continentelor.

Precambrian: Special (I)
Precambrian: Special (III)
Precambrian: Special (IV)
Precambrian: Special (V)
Precambrian: Special (VI)
Precambrian: Special (VII)

În acest moment din ce în ce mai multe voci avizate îşi anunţă sprijinul pentru o teorie extrem de disputată, Teoria Pământului în Expansiune, care, dacă ar fi acceptată, ar putea modifica complet imaginea contemporană asupra Precambrianului şi ar bulversa în totalitate teoriile referitoare la evoluţia geologică şi biologică a planetei noastre.

Această foarte incitantă teorie, bazându-se pe anumite fapte şi descoperiri inexplicabile altfel, postulează provenienţa actualelor mase continentale dintr-un singur continent ce acoperea odată aproape întreaga suprafaţă a unui Pământ mai mic, cu un diametru pe jumătatea celui actual.

O ipoteză fascinantă din care derivă o viziune şi mai fascinantă asupra biologiei. Misterioasa Explozie Cambriană în care un număr imens de specii noi a apărut brusc (fapt remarcat şi de Darwin care-l considera a fi cel mai puternic argument în defavoarea teoriei sale) poate fi foarte bine înţeleasă dacă acceptăm ideea că formele de viaţă incipiente s-au refugiat în lacurile şi mările subterane apărute în urma procesului de expansiune planetară. Conform acestei ipoteze viaţa primitivă ar fi fost astfel la adăpost de radiaţii cosmice, bombardamente meteoritice şi clima extrem de rece din anumite ere ale eonului Proterozoic, putând evolua în organisme mai complexe care au migrat spre suprafaţă odată cu încetarea glaciaţiunilor.

Înaintea eonului Proterozoic, conform Teoriei Pământului în Expansiune, diametrul planetei era la jumătatea celui actual şi a crescut gradual până în zilele noastre. Asta înseamnă că întreaga istorie cunoscută a geologiei şi climatologiei planetare din Proterozoic va trebui rescrisă.

Se va putea renunţa astfel la puţin plauzibila şi oarecum forţata teorie a ciclicităţii formării supercontinentelor care poate fi înlocuită cu una mult mai simplă, a existenţei unei singure mase continentale între graniţele căreia existau mări cu suprafeţe foarte mari. Din asta rezultă posibilitatea de a abandona complet teoria seriilor de superoceane ale căror platouri au dispărut prin subducţie, motiv pentru care nu există dovezi concrete asupra existenţei lor.

Ar putea fi, de asemenea, contestat şi modelul climatologic al Pământului Bulgăre de Zăpadă care experimentează, în acest moment, câteva dificultăţi. Este vorba, în special de o seamă de descoperiri oarecum recente ce induc o umbră de îndoială asupra existenţei seriei de glaciaţiuni postulate de acest model.

Precambrian: Special (II)
Precambrian: Special (III)
Precambrian: Special (IV)
Precambrian: Special (V)
Precambrian: Special (VI)
Precambrian: Special (VII)

Zoologie
Deşi eonul Proterozoic cuprinde mai mult de jumătate din istoria vieţii pe Pământ, datele concrete despre aceasta sunt extrem de rarefiate. O bună parte a acestui eon viaţa a fost prezentă dar lipsită de variaţie constând exclusiv din fitoplancton alcătuit în totalitate din cianobacterii. Primele organisme vii de pe Pământ s-au dezvoltat, cu precădere, în apele puţin adânci ale zonelor de coastă. Aceste colonii au devenit rapid adevărate fabrici de oxigen şi laboratoare de testare a variantelor evolutive.

Creşterea rapidă a nivelului de oxigen atmosferic a determinat un prim salt evolutiv ce a constat în apariţia eucariotelor macroscopice caracterizate prin utilizarea unei forme primitive de respiraţie şi având un metabolism bazat pe oxidare. Acestea prezentau un nucleu central capabil să divizeze în celule reproductive separate (gameţi), fiind, cu alte cuvinte, primele vieţuitoare capabile să transmită urmaşilor un cod genetic diversificat şi variabil.

Un alt salt evolutiv s-a petrecut în urmă cu aproximativ 600 de milioane de ani, spre sfârşitul eonului Proterozoic, când a apărut aşa numita faună de Ediacara (descoperită în 1940 pe dealurile Ediacara din Australia). Fauna de Ediacara era compusă din organisme pluricelulare şi apariţia lor oarecum spontană este pusă pe seama creşterii saturaţiei de oxigen în oceanul planetar şi al unui fenomen de încălzire globală ce a urmat unei presupuse perioade glaciare ce ar fi cuprins Pământul în perioada imediat premergătoare (contestata teorie a bulgărelui de zăpadă). Aceste organisme cu corp moale şi flexibil sunt considerate a fi strămoşii primelor vertebrate ce îşi vor face apariţia chiar la finele eonului Proterozoic.

Precambrian: Eonul Proterozoic (I)
Precambrian: Eonul Proterozoic (II)

Geografie
În acest moment geografia în eonul Proterozoic este foarte puţin cunoscută din cauză că datele obţinute până acum ne permit să privim înapoi în timp doar cu maximum 650 de milioane de ani în urmă.

Începutul eonului găseşte cratonii născuţi în Arhean acumulaţi într-o masă compactă, un supercontinent, care, în urmă cu 2,4 miliarde de ani, sub presiunea magmei, pătrunsă în crăpăturile verticale de la baza sa şi acţionând asemenea unor pene de lemn, a început să se fragmenteze, proces încheiat în urmă cu 2,2 miliarde de ani. Fragmentele rezultate, plutind pe o magmă foarte vâscoasă şi supuse forţelor tectonicii de coliziune, au început foarte rapid, cu 2,1 miliarde de ani în urmă, să formeze o nouă masă compactă, proces încheiat în urmă cu 1,8 miliarde de ani prin apariţia supercontinentului Columbia.

La acea dată tectonica plăcilor, aşa cum o cunoaştem astăzi, îşi intrase deja în drepturi şi a acţionat asupra supercontinentului Columbia, transformându-l într-o multitudine de mase continentale mai mici. Aceste mase continentale, cu aproximativ 1 miliard de ani în urmă, s-au unit într-un ansamblu oarecum compact numit Rodinia.
Cu aproximativ 900 de milioane de ani în urmă şi Rodinia a început să se fragmenteze prin influenţa a două rifturi continentale identice cu cel ce încearcă, în prezent, să rupă estul Africii de restul continentului. Masele continentale de la nord de Laurentia au pornit, rotindu-se în sens invers acelor de ceasornic, în derivă spre nord, lăsând în urmă o întindere de ape numită Panthalassa ce avea să se transforme, în cele din urmă, în Oceanul Pacific.

Laurentia însăşi, împreună cu Baltica, Siberia şi masele continentale din sud, rotindu-se în sensul acelor de ceasornic s-au deplasat în direcţie opusă, trecând pe deasupra Polului Sud înainte de a porni din nou spre nord. Spre sfârşitul eonului Proterozoic cele două grupuri de mase continentale vor intra din nou în coliziune formând un nou supercontinent ce avea să se fragmenteze rapid formând trei mase continentale separate: supercontinentul Gondwana, Laurentia şi Baltica.

Precambrian: Eonul Proterozoic (I)
Precambrian: Eonul Proterozoic (III)

Introducere
Eonul Proterozoic este un răstimp de aproximativ 2 miliarde de ani în care tectonica plăcilor, în varianta ei "contemporană", a căpătat un rol determinant în modelarea scoarţei Pământului. El începe la graniţa cu eonul Arhean, cu 2,5 miliarde de ani în urmă şi se sfârşeşte acum 542 de milioane de ani odată cu intrarea în eonul Fanerozoic.

La începutul Proterozoicului continentele deja formate erau de mici dimensiuni dar erau cratoni stabili. Magma pe care pluteau aceşti cratoni era mai fierbinte şi vâscoasă şi mult mai aproape de suprafaţă decât în prezent. În aceste condiţii deriva continentelor primitive era mult mai rapidă ceea ce favoriza dese coliziuni între acestea. Ca efect al acestor coliziuni frecvente procesul de remodelare a continentelor, prin fracturare şi contopire, era mult accentuat.

Formele de viaţă au continuat să evolueze pe tot parcursul eonului Proterozoic, de la organisme celulare la eucariote şi apoi la plante, ciuperci şi chiar animale primitive. Evoluţia formelor de viaţă, în special a celor care au "inventat" şi eficientizat fotosinteza, a determinat unul din cele mai însemnate evenimente planetare: acumularea oxigenului în atmosferă. În fapt, "entuziasmul" fabricilor de oxigen a fost atât de mare în această perioadă încât aproape au determinat o tragedie, formele de viaţă primitive fiind cât pe ce să fie otrăvite înainte de a apuca să se adapteze la acest nou element care, în anumite perioade, a ajuns şi la concentraţii de zece ori mai mari decât în prezent.

Precambrian: Eonul Proterozoic (II)
Precambrian: Eonul Proterozoic (III)

Introducere
Eonul Arhean este o perioadă geologică ce se întinde de-a lungul a aproximativ 1,4 miliarde de ani, de la formarea scoarţei Pământului, acum 3,8 miliarde de ani, şi până la graniţa cu eonul Proterozoic, cu 2,5 miliarde de ani în urmă.
Graniţa dintre eonul Arhean şi cel Proterozoic, spre deosebire de cele dintre alte perioade din istoria planetei, este foarte bine definită pe baza unor transformări geologice specifice.

Formarea oceanelor
Pentru o lungă perioadă de timp Pământul primitiv a rămas învăluit în întuneric, cu cerul acoperit de o pătură încinsă de nori groşi, alimentată încontinuu cu vapori de apă proveniţi din erupţiile vulcanice necontenite. Când temperatura a scăzut şi mai mult, norii au început să condenseze şi suprafaţa terestră a fost asaltată de cantităţi uriaşe de apă, rod al unor furtuni de proporţii inimaginabile.

Iniţial, căzând pe rocile incandescente, ploaia se evapora instantaneu dar acest proces a contribuit la răcirea accentuată a scoarţei ceea ce a permis acumularea apei în depresiuni, ceea ce a dus la apariţia primelor oceane. Pe porţiunile de uscat rămase între aceste întinderi de ape, continente primitive, au apărut primele râuri şi acestea au transportat aluviuni erodate din regiunile înalte, depunându-le pe fundul oceanelor.

Apariţia granitului
Metamorfoza prin retopire a aluviunilor erodate a dus la apariţia unei magme mult mai bogate în silicaţi, cu o compoziţie diferită de cea a scoarţei primitive. Odată ajunsă la suprafaţă, aceasta s-a solidificat în roci granitice, dure dar mai puţin dense decât bazaltul, capabile, deci, să "plutească" la suprafaţa acestuia. Bucată cu bucată, având la început forma unor arhipelaguri insulare acest nou tip de scoarţă a format învelişul solid exterior al planetei. Densitatea sa redusă a permis acestui strat să suporte transformări intense de genul deformărilor mecanice (tectonică) sau metamorfice, rămânând totuşi la suprafaţă. Scoarţa primitivă, de natură bazaltică, avea să dispară pentru totdeauna în adâncurile planetei, lăsând la suprafaţă doar câteva petice spre aducere aminte. În 1983, în vestul Australiei au fost descoperite cele mai "bătrâne" roci de pe planetă. Au 4,2 miliarde de ani. Respectabil dar, având în vedere că sunt roci calcaroase, înseamnă că provin din erodarea altor roci, cu o vârstă mult mai înaintată.

Precambrian: Eonul Hadean (I)
Precambrian: Eonul Hadean (II)

Apariţia scoarţei
Cam la 500 de milioane de ani după formarea Pământului peisajul incandescent al acestuia a început, treptat, să se răcească, datorită disipării căldurii prin intermediul stratului de suprafaţă aflat în contact cu frigul spaţiului interplanetar.

În oceanul de magmă au început să apară blocuri de minerale cu prag de topire foarte ridicat, incandescente dar în stare solidă. Aceste formaţiuni de scoarţă primordială erau destul de rare şi foarte instabile, fiind uşor resorbite de magma incandescentă şi retopite în adâncuri. Pe măsură ce temperatura de suprafaţă continua să scadă, ajungând sub 1.000ºC, numărul şi întinderea acestor blocuri solide a început să crească ajungând să formeze o crustă subţire, scoarţa primitivă.

Această vastă întindere solidă, cu o temperatură de câteva sute de grade celsius, era întreruptă pe alocuri de crăpături lungi şi adânci din care continuau să erupă cantităţi enorme de magmă topită. Aceste crăpături erau accentuate de influenţa Lunii, în acea perioadă încă activă din punct geologic, care, aflată la numai 16.000 de kilometri distanţă ocupa o bună bucată din cer. Bombardamentul meteoritic în acea perioadă era intens, provocând spărturi enorme în scoarţa nou creată şi aruncând la suprafaţă mari cantităţi de materie topită, grăbind astfel procesul de răcire. Acest tratament violent a continuat timp de 700-800 de milioane de ani până în momentul când, prin acreţie, corpurile cereşti cu traiectorii aleatorii din Sistemul Solar au dispărut aproape cu desăvârşire.

Atmosfera primordială
Ca urmare a temperaturilor înalte din centrul Pământului şi prin intermediul erupţiilor vulcanice, deasupra scoarţei ajungeau gaze de hidrogen, dioxid de carbon, halogeni, metan, vapori de apă etc. Vreme de 100 de milioane de ani aceste gaze s-au acumulat formând o atmosferă primitivă. Acest amestec de gaze atingea, la sfârşitul perioadei de formare, o presiune de 250 de atmosfere şi era extrem de toxică, din punctul de vedere al vieţii aşa cum o cunoaştem astăzi. Temperatura încă ridicată a scoarţei nu permitea, încă, condensarea vaporilor de apă, aceştia rămânând în derivă în straturile atmosferice şi determinând modificarea aspectului exterior planetei într-unul mult mai familiar nouă, asemănător cu cel de acum.

Precambrian: Eonul Hadean (I)
Precambrian: Eonul Hadean (III)