Table of Contents

Title Page

© Digi-Book Magyarország Kiadó, 2023

Atmoszféra, hidroszféra

Litoszféra

A földköpeny dinamikus modellje

Császár Géza emlékének

Bevezető gondolatok

Előszó

Tudósi szigor és újságírói szimat. The Conversation

1. fejezet Aldred Wegener: a kontinensek mozognak!

2. fejezet Arthur Holmes megméri a Föld korát

3. fejezet Pentti Eskola a metamorf kőzetek iskolamestere

4. fejezet Norman Bowen: kristályosodó tudás

5. fejezet Inge Lehmann megfagyasztja a Föld magját

INTERMEZZO

6. fejezet Marie Tharp felfedezi Földünk leghosszabb hegységrendszerét

7. fejezet Harry Hammond Hess beindítja az óceáni szállítószalagot

8. fejezet James van Allen megtalálja a Föld elektromágneses védőangyalait

9. fejezet Keith Runcorn mágneses bizonyítékot ad a kontinensek vándorlására

10. fejezet Vine és Matthews: az óceáni aljzat megjegyzi saját mágneses történetét

11. fejezet Allan Cox és Richard Doell cserélgeti a Föld mágneses pólusait

12. fejezet Tuzo Wilson ráébred, hogy vízszintes vetődések márpedig vannak!

13. fejezet William Schopf bebizonyítja, hogy az élet csaknem egyidős Földünkkel

INTERMEZZO

14. fejezet Walter Alvarez kezében ott van a füstölgő puskacső!

15. fejezet John Sepkoski kihalás utáni élménye: A statisztika szerepe az őslénytanban

16. fejezet Signor – Lipps: amit látunk, az nem az, aminek látszik, avagy a geológia Heisenberg-féle határozatlansági relációja

17. fejezet Martin Glaessner megmutatja, hogy a kambrium előtt is volt összetett élet

18. fejezet Anthony Hallam úgy látja, hogy nemcsak az árfolyamok ugrálnak, hanem a tengerszint is

19. fejezet Joseph Kirschvink hógolyóként gurigázik a Földdel

20. fejezet Trond Torsvik összelegózza Pangea atyját, Rodiniát

21. fejezet Kitekintés: a Föld és a földi élet jövője. A galaktikus naptár szerint 13 év múlva mind megsülünk…

ÖSSZEFOGLALÁS

GEOLÓGIAI „NOBEL-DÍJASOK” A VETLESEN-DÍJ ELISMERÉSÉBEN RÉSZESÜLT KUTATÓK 1960 – 2023

A WOLLASTON-ÉREM DÍJAZOTTJAI KÖZÜL AZOK, AKIK KÖNYVÜNKBEN EMLÍTÉSRE KERÜLNEK

1836: Louis Agassiz

MAGYAR HOZZÁJÁRULÁS A DINAMIKUS FÖLD ESZMÉJÉHEZ

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Kisszótár

Irodalom

Fagyott homokdűnék a Mars déli sarkvidékén

A BORÍTÓT VARGA TAMÁS TERVEZTE

Bujtor László

A DINAMIKUS FÖLD ESZMÉJE
AVAGY
MIKÉNT SZÜLETETT ÚJJÁ A GEOLÓGIA ÉS VÁLT
MODERN TUDOMÁNNYÁ A XX. SZÁZADBAN

BUDAÖRS, 2023

DIGI-BOOK MAGYARORSZÁG KIADÓ

www.digi-book.hu

ISBN 978-963-559-814-4 EPUB
ISBN 978-963-559-815-1 MOBI

© Digi-Book Magyarország Kiadó, 2023

dr. Bujtor László © 2023

borító © Varga Tamás, 2023

előszó:
Tari Gábor

az ábrákat Piros Olga készítette

Az e-kiadás szerzői jogi megjegyzései

Ennek az e-könyvnek a felhasználási joga kizárólag az Ön személyes használatára terjed ki. Ezt az e-könyvet nem lehet ismételt értékesítésre továbbadni, sem továbbértékesíteni; nem lehet többszörözni és tilos más személynek továbbadni! Ha szeretné ezt az e-könyvet más személyekkel is megosztani, kérjük, hogy minden további személy számára vásároljon újabb példányokat. Ha Ön úgy olvassa ezt az e-könyvet, hogy azt nem vásárolta meg, vagy nem az Ön személyes használatára lett megvásárolva, úgy kérjük, hogy küldje azt vissza a http://www.digi-book.hu címre és vásárolja meg ott saját példányát. Köszönjük, hogy tiszteletben tartja ennek a szerzőnek és kiadónak a fáradságos munkáját.

Atmoszféra, hidroszféra

Litoszféra

A földköpeny dinamikus modellje

Császár Géza
emlékének

Bevezető gondolatok

Sok, lemeztektonikáról vagy a Föld-Rendszer szélesebb témájáról írt könyvet olvastam már, amiket következetesen eltérő módon és stílusban írtak, ennek az izgalmas témának egy-egy jellemző aspektusát kiemelve. Nyilvánvaló, hogy ezeknek a könyveknek egy részét a földtudományokkal foglalkozó szakembereknek írták, míg más szerzők szélesebb közönséget céloztak meg, ami szükségszerűen megköveteli a téma népszerű-tudományos megközelítését.

Bujtor László könyve meglepett eredeti stílusával; azzal, ahogy a témát megfogja és bemutatja annak a gondolatnak a fejlődését, amely elvezetett a dinamikus Föld koncepciójához. Azon tudósok életének és hozzájárulásának bemutatása, akik szerepet játszottak annak a bolygónak és folyamatainak a megértésében, amit sokan a valószerűtlenség bolygójának hívnak, szokatlanul friss és újszerű módja ezen üzenet átadásának.

A könyv szerzőjét, aki alapvetően paleontológus, dicséret illeti a könyv szereplőinek gondos és alapos összeválogatásáért és azért, hogy egyáltalán nem részrehajló, hiszen nem kizárólag geológusokat, geofizikusokat és paleontológusokat válogatott könyve főszereplői közé, hanem meteorológust, fizikust, biológust, klímakutatót, sőt, még geológusból lett űrhajóst is… Egyértelmű, hogy az a tudás, amivel jelenleg Földünket illetően rendelkezünk, összességében igényli mindazon kiváló elmék közreműködését, akik nélkül lehetetlen áttörni a tudományok közti határvonalakat és elérni a Föld-Rendszer értelmezését, eszméjét és szellemi magasságát.

Ezen könyv sokszínű és változatos tudóstablóján, mely szerzőjének némiképp szokatlan válogatása, szerepelnek paleontológusok is. Magyar emberként engedjék meg, hogy egy sziklaszilárd őslénytani megfigyelést emeljek ki, amely hazánkban az 1970-es évek elején tényanyaggal látta el a lemeztektonikai gondolkodást. Akkoriban, a vasfüggöny mögött, bizony ez még egyáltalán nem volt elfogadott gondolat és eszme. Amire gondolok, az Géczy Barnabás professzor munkája, ami megvilágította azt a rejtélyes ősföldrajzi „inverziót”, ami a mezozoos ammoniteszek magyarországi előfordulását jellemzi. Magyarország déli részén, a Mecsek-hegységben található ammonitesz-faunák Géczy úttörő kutatásai alapján a hajdani Tethys-óceán északi pereméről származnak, miközben a hazánk északi területein, elsősorban a Bakony-hegységben található ammonitesz-faunák ezen ősi óceán déli szegélyére jellemző jegyeket mutatnak. Ez a látszólag ellentmondásos és tökéletesen értelmetlen megfigyelés ösztökélte azon modell felállítását, mely szerint a Kárpátok koszorúján belül kisméretű mikrokontinensek vannak (melyek közül az egyik, a Tisza-mikrokontinens, ami Magyarország csaknem fele területének aljzatát alkotja), amelyek a földtörténeti újkor során, nagyléptékű laterális mozgásokkal és többféle irányú forgó mozgással kerültek egymás mellé, jelenlegi helyzetükbe.

Őszintén mondom, igen nagyra értékelem ezen kiemelkedő tudósok életének olykor apró részletekbe menő és jellemző momentumainak bemutatását, amiket a szerző szorgos munkával gyűjtött össze számunkra, mert magam sem ismertem minden részletet. Éppen ezért, a könyv olvasása során jó párszor volt „aha”-érzésem és a megvilágosodás pillanatait éreztem. Tiszta szívemből remélem, hogy ezen kiváló könyv olvasóinak többsége megtapasztalja ezeket a megvilágosító pillanatokat, függetlenül attól, hogy milyen tudományos háttérrel veszik kézbe ezt a könyvet, vagy csak alkalmi intellektuális vonzalom hajtja az olvasót a könyv elolvasására.

Általános és az egész könyvre vonatkozó megjegyzésem az, hogy igencsak élveztem szerzőjének a tudomány valós működésére vonatkozó lábjegyzeteit. Szép példa erre az, amikor a szerző megírja, hogy nemcsak egy fajnak kell szerencse ahhoz, hogy túléljen és fejlődjön az evolúció embert próbáló folyamatában, de a tudósok is ugyanezt teszik saját pályafutásuk során. A könyv olvasása során a szerző számos helyen emlékeztet bennünket arra, hogy a kiemelkedő tudományos eredmények vagy áttörések, amiket ma már széles tudományos és általános elfogadás igazol, nyomasztó fölénnyel olyan tudósokhoz kapcsolódnak, akik „jókor voltak jó helyen”. Meg kell állapítsuk, hogy a tudományos siker számos olyan elemet igényel és foglal magába, amit a híres mondás, azaz „a legalkalmasabb túlélése” paradigmája fogalmaz meg számunkra.

Számos mély, filozófiai jellegű gondolatszilánk jelenik meg ebben a könyvben, különösen a könyv vége felé. Ezek közül idézek néhányat: Hogy állunk jelenleg a „valószerűtlenség bolygójának” megértésével? A lemeztektonika aranykorának végleg leáldozott? Ma már persze tudjuk, hogy a jelen nem mindig kulcsa saját múltunk megértésének. Elég csak azt felidéznem, hogy mai tudásunk alapján a lemeztektonika valóban csak hárommilliárd évvel ezelőtt kezdett el működni. A Föld-Rendszer tudomány holisztikus megközelítése folyamatosan szélesedő és bővülő tudásunk tükrében egyre több és több együttműködést igényel azon tudósok között, akik eddig kizárólag saját tudományterületükre koncentráltak.

Engedjék meg, hogy bevezetőmet egy olyan gondolattal zárjam, ami a klímaváltozásra és Földünk energiaáramlására vonatkozik. Olyan utazás részesei vagyunk ugyanis, amelyre mi, emberek, valamennyien jegyet kell váltsunk annak érdekében, hogy megmentsük saját, és egyetlen bolygónkat. Ebben a vállalkozásban minden, földtudományokkal foglalkozó szakembernek kiemelt felelőssége és megkülönböztetett tennivalója van. És ez a küldetés a közvélemény látásmódjának a geotudományok vonatkozásában történő formálása és alakítása. Ez a könyv remek példája ezen erőfeszítésnek és csak remélni tudom, hogy szerzője folytatja majd hasonló, könnyen érthető és olvasható, ám tudományosan kikezdhetetlenül megalapozott keretek közt írt munkáival.

Bécs, 2022. december

Tari Gábor
az OMV főgeológusa,
az MTA külső tagja

Előszó

Egy-egy új tudományos paradigma vagy gondolat sokszor ugyanannyi időn keresztül tör utat magának, mint amennyi ideig uralkodik az adott tudományon belül. Bolygónk, a Föld szépséges példát ad az ilyesfajta paradigmák fejlődésére és egymásra következésére. A geocentrikus világképben Földünk a mindenség központja volt, és ptolemaioszi világképként évezredeken keresztül uralta az emberi gondolkodást. Kopernikusz heliocentrikus rendszere 1540-ben jelenik meg, és alapjaiban formálja át világképünket. A heliocentrikus világkép trónfosztására már nem kellett ennyit várni, az 1920-as években Edwin Hubble kutatásai bizonyították, hogy nem Napunk a világegyetem központja, mi csupán egy galaxis peremén csücsülünk az Univerzum végtelen ölében. Nincs itt semmi látnivaló! A Nap egy átlagos csillag, átlagos helyzetben egy átlagos galaxis peremvidékén, megesett már ez sokszor a galaxisban.

Hát jó – mondhatnánk, hiszen tényleg nincs itt semmi látnivaló. Ám felmerül a kínzó kérdés: Hol vannak a testvéreink? Ha ennyire közönségesek vagyunk, akkor semmi sem indokolja azt, hogy ne legyenek testvéreink! Az ellentmondásos kérdést elsőként Enrico Fermi vetette fel, és azóta Fermi-paradoxonként vonult be a tudománytörténetbe: ha olyan könnyű és átlagos az élet keletkezése, akkor hol vannak a többiek? – tette fel a kérdést Fermi 1950-ben. S bár Fermihez kötjük, mégis egy orosz tudós, Ciolkovszkij volt az első, aki a kérdést felvetette egy 1933-ban kelt kéziratában.

Tényleg, hol vannak a többiek? Matematikai alapú becslést az idegen létformák valószínűségére elsőként a csillagász-asztrofizikus Frank Drake adott 1961-ben. Formulájával azt célozta, hogy a formálódó SETI-közösség tagjai élénk vitába keveredjenek egymással az intelligens élet (és technikai civilizáció) valószínűségéről és lehetőségeiről ebben a galaxisban.

Az intelligens lények felkutatására azóta számos program indult, legismertebb köztük a SETI: Search for Extraterrestrial Intelligence, azaz kutatás a földönkívüli élet után. 1960 óta zajlanak mindenféle kísérletek jelek küldésére és fogadására, a legkisebb eredmény nélkül. Tényleg egyedül lennénk? Ennek a kérdésnek a megválaszolása nem célja könyvemnek, ám az igen, hogy mai tudásunk alapján a Föld mégiscsak különleges bolygónak tűnik: nemcsak a Naprendszerben, de azon túl is…

Amikor a NASA 2022 márciusában bejelenti, hogy felfedezték és független mérésekkel megerősítették az 5000. exobolygó létezését, akkor izgatottan várjuk a további híreket: mennyi ezek közül a Föld-típusú, vagy legalábbis Föld-szerű bolygó? A NASA szerint mindössze 4%, azaz 200 szilárd felszínű kőzetbolygót azonosítottak közülük, de egyetlen esetben sem bizonyították víz (folyékony, fagyott vagy gőz) jelenlétét. Meglepő. Persze a méréstechnika fejlődésével lehetségessé válik ezen 200 távoli bolygó légkörének elemzése is (ami a 2022 júliusától képeket és adatokat szolgáltató James Webb űrteleszkóptól várható), ám mégis: többezernyi exobolygó közül mégiscsak a legkülönlegesebb a saját bolygónk… A Föld tehát különleges jelentőségű bolygó galaxisunkban, de a Naprendszer belső, szilárd felszínnel rendelkező, úgynevezett kőzetbolygói közt is. Mai tudásunk alapján számos olyan tulajdonsággal bír, ami egyetlen, hasonló méretű, vagy felépítésű bolygótestvérére sem jellemző. Ezek az alábbiak:

- elektromágneses védőernyő

- a keringés síkjával kis szöget bezáró forgástengely

- a bolygót teljesen behálózó élet

- nagy méretű, a keringést és pályát stabilizáló hold

- a víz jelenléte mindhárom halmazállapotban

- szabad oxigén jelentős mennyiségben a légkörben

- lemeztektonika jelensége

- intelligens élet jelenléte

- technikai civilizáció jelenléte

És ezzel bele is estem volna az antropomorfizmus csapdájába, ahogy sok-sok neves és híres előd tette? Talán mégsem. Mert rendkívül érdekes, hogy a korábban tipikusan földinek gondolt vulkanizmus jelenségét immár több, a Naprendszerben keringő bolygón megtaláltuk: a Vénusz palacsinta-vulkánjai mellett a Naprendszer legnagyobb vulkáni komplexumát nem a Földön, hanem a Marson ismertük meg. Az Olympus Mons 26 km-re emelkedik ki a környezetéből és ezzel a Naprendszer legnagyobb hegyét adja.

Naprendszerünk legaktívabb vulkanikus területei – szerencsére – nem Földünkön, hanem a Jupiter-hold Ión találhatók. Ezeket a kénvulkánokot a Jupiter hatalmas tömegvonzásából ébredő árapály-erők éltetik, és jelzik: a földi értelemben vett geológiai aktivitás nemcsak a Föld bolygóra, hanem számos egyéb égitestre is jellemző a Naprendszerben. Lefokoznánk hát saját bolygónkat? Szó sincs róla! Földünk továbbra is élen áll különleges és komplex felszínével: a lemeztektonika jelensége (mely könyvünk egyik központi témája) egyedülálló az egész Naprendszerben, és megértése a XX. század második felének egyik legnagyszerűbb tudományos felfedezése. Teljes jelentőségét, szerepét a földi élet kialakulásában és fejlődésében még ma sem értjük egészen, ám egyre inkább tapasztaljuk, hogy elválaszthatatlan a földi élet fejlődésétől, alakulásától. Kölcsönösen hatottak (és hatnak) egymásra.

Modern, XXI. századi szemléletű Föld-felfogásunk csodálatos fejlődés eredményeként formálódott azzá a dinamikus, örök mozgásban-változásban álló bolygó képévé, ahogy manapság tekintünk planétánkra. Az 1980-as években jelenik meg a fogalom: System Earth: Föld-rendszer. Egymásba kapcsolódó, egymástól elválaszthatatlan folyamatok és rendszerek véget nem érő hálózata. Földünket ma folyamatos mozgásban lévő, dinamikus, az élő rendszerektől és az atmoszférától elválaszthatatlan egységben szemlélt szinte kibogozhatatlan bonyolultságú rendszerként látjuk, amelynek képe nagyjából százévnyi tudományos fejlődés eredményeként alakult ki. Néhány tucatnyi briliáns tehetségű tudós és kutató önálló, vagy csapatmunkájának eredményeként alakult át Föld-szemléletünk. Mindezen átalakulás kiindulópontja az 1957. július 1-jével elindított Nemzetközi Geofizikai Év volt, mely olyan szemléletformáló eredményekhez vezetett, melyek a földtudományok újkori forradalmát kirobbantották.

Persze a Nemzetközi Geofizikai Év nem önmagában áll. Hosszú előzménye volt, és a földtudományok modern kori fejlődésének alapjait nagyjából száz évvel ezelőtt, egy nem is szakmabeli, hanem egy meteorológus fektette le szemléletformáló elméletével: Alfred Wegener.

Ám a geológia fejlődése az elmúlt száz évben elválaszthatatlan az őslénytan ugyanilyen mérvű fejlődésétől. Ahhoz, hogy Földünk múltbeli geológiai folyamatait megérthessük, a bonyolult összefüggéseket kibogozhassuk, sokszor az őslénytan több segítséget, támaszt ad, mint a kőzetek. Ezért a két tudomány elválaszthatatlan hozzájárulást adott ehhez a hatalmas fejlődéshez. Geológusok és paleontológusok generációi adták aprómunkájuk eredményét, mint értelmezendő adathalmazt és bizonyítékok tárházát annak a néhány úttörő, friss szemléletű elmének, akik ezen felmérhetetlen adathalmazt értelmes, nagyívű elméletekké és koherens képpé rendezték.

Természetesen a könyv összeállítása szubjektív. Ennek ellenére megpróbáltam egyfajta egyensúlyt keresni a geológia nagy területei között, és olyan tudósokat is beemelni ebbe a válogatásba, akiknek az eredményei talán nem bírnak akkora jelentőséggel a földtan egészére, mint saját tudományágukra nézve, mégis szerepelniük kell, hogy a földtan nagy tudományágait képviseljék és a geológia színes sokféleségét a maga teljességében reprezentálják. Ez hatványozottan igaz a könyv szereplőinek választott tudósok esetében, legfőképpen ahogy időben közeledünk a mához: sok esetben nem tisztult még le valódi szerepük és értékük. Meglehet, hogy néhányuk esetében az időbeli távlat másként értékeli őket – ám jelenleg a tudás frontvonalában állnak.

Bár a fejlődés az egyes tudományágak között nem volt egyenletes, minden részterületen születtek nagyszerű eredmények. Könyvemen végigvonul egy igen fontos szerkesztési elv: olyan kutatók egymásba kapcsolódó, vagy egymástól függetlenül született felfedezései szerepelnek itt, amelyek egymásra épülnek, bolygónk egészének és globális folyamatainak megértését segítik és magyarázzák meg, és irányuk egységes: megteremtették a dinamikus, integrált, állandó mozgásban lévő Föld eszméjét.

Ha az érdeklődő olvasó a tartalomjegyzékre pillant, feltűnő, hogy túlsúlyban vannak az angolszász kutatók. Joggal tehetjük fel a kérdést: más nemzetek nem járultak hozzá a földtan fejlődéséhez? De, természetesen hozzájárultak. Itt van például az ukrán Volodimir Vernadszkij, aki megteremtette a geokémia tudományát. Eredményeit és kiválóságát a nyugat is elismeri. De önálló szellemi csúcsteljesítmény ez, mely világítótoronyként emelkedik ki korának társadalmából és nem vált kiindulópontjává a geológia egészét átható szemléletváltásnak. A szemléletformáló fordulat, a lemeztektonika elmélete ugyanis amerikai termék. Onnan terjedt el a világ többi részére és vált más nemzetiségű kutatók alapvető kutatási-értelmezési eszközévé is. Ez önmagában időbeli késést jelentett a nem amerikai/angolszász kutatók számára. Ezen túlmenően a természettudományos kutatás anyagi forrásaihoz történő hozzáférés is egészen más ezekben az országokban – a többi nemzet hátrányára. Mert valljuk be: a természettudományos kutatás, s benne a földtani-őslénytani alapkutatás pénzigényes tevékenység: expedíciók vezetése, laboratóriumi eljárások, drága mérőműszerek mind-mind szükségesek a nemzetközi szintű eredmények eléréséhez. Ám eddig ez lehetne öncélú elfoglaltság is, mindenféle társadalmi haszon nélkül. Mi hát a célja, haszna, értelme mindennek a közösség számára?

A "Cui prodest?" kérdésére a válasz egyszerű: nekünk, az emberiségnek használ. A földtani alapkutatás segít megismerni bolygónk múltját, melyből felvázolható jövője. Azok a rapid, a Föld fejlődéstörténete szempontjából feldolgozhatatlanul gyors folyamatok, melyeket ma az ember a saját bolygójára szabadít, kizárólag földtörténeti távlatban értékelhetők, hatásuk kizárólag hosszútávon prognosztizálható, és ezeket kizárólag a kőzetekből, a geológia és paleontológia nagy tudományai képesek kibontani. A földtani és őslénytani alapkutatások haszna végső soron tehát nem más, mint saját múltunk megértése és a jövőnk biztosítása: meddig mehetünk el, meddig terhelhető a bolygónk, hol van a határ, ahonnan már visszafordíthatatlanul változtatjuk meg ezt a gyönyörű bolygót és élő rendszereit.

A XX. század második felének talán legnagyobb hatású őslénytani kutatójának és ismeretterjesztőjének tartott Stephen Jay Gould egy könyvében örökíti meg azt a történetet, mely kiválóan példázza az alaptudományok előre jelezhetetlen, megbecsülhetetlen hasznát:

A történet szerint az Északi-tenger szénhidrogénkutatásának kezdetén, amikor még nem voltak megbízható térképek a mélységbeli rétegsorokról, akkor az egyveretű kőzettestek tagolása bizony költséges időtöltés volt. A kőolaj ugyanis a felső jura és az alsó kréta rétegek közt foglalt helyet, ott halmozódott föl, ám szabad szemmel, puszta ránézésre nem lehetett egymástól a jura és kréta korban leülepedett rétegeket megkülönböztetni. Ezekre az őslénytani vizsgálatok adnak választ. Történt tehát, hogy a tengeri platformon mélyített fúrást végig fúrómaggal vették (nem darálták le a fúró átmérőjének megfelelő teljes kőzetet, hanem annak közepét meghagyták) és amikor a fúrószerszámot kiépítették a lyukból, kisebbfajta csodaként a néhány centiméter átmérőjű fúrómagban egy ép ammonitesz fosszília került elő. Természetesen a meghatározásához specialista szükséges, ám ilyen a fúróplatformon nincs. A legismertebb ilyen ember több száz kilométerre, az Oxfordi Egyetemen található. Nosza, föltették a becses fosszíliát egy helikopterre és az olajtársaság néhány menedzsere ellátogatott Oxfordba, James Kennedy professzorhoz. Tisztelettudóan bejelentkeztek, majd a decens, szürkeöltönyös urak bekopogtattak Kennedyhez, kezükben az ősmaradvánnyal és egy csekkfüzettel. A kölcsönös udvariaskodást követően letették Kennedy elé az ősmaradványt, hogy ugyan már vessen egy pillantást rá. Kennedy fölvette, nézegette, hümmögött, majd visszatette az asztalra. A feszengő urak ekkor megkérdezték:

– Meg tudja mondani a korát, professzor úr? – kérdezték.

– Igen, meg tudom mondani – hangzott Kennedy válasza.

Ekkor az urak eléje tolták a csekkfüzetet (ne felejtsük, az 1970-es években járunk) és megkérték, hogy írjon egy összeget a csekkfüzetükbe. Kennedy gondolkodott, gondolkodott, majd beírt egy számára méltányosnak és kellően nagynak tartott összeget: 5.000 angol fontot.[1] Az urak rápillantottak, szemük se rebbent, aláírták a csekket és várták Kennedy válaszát. Amikor kiderült, hogy még a kréta időszakban leülepedett rétegsorban jártak, azonnal a kézitáskányi méretű mobiltelefonjukkal (ó, azok az 1970-es évek…) odaszóltak a fúróplatformra (ahol addig leállt a fúrási tevékenység), hogy mehet tovább a fúrás!

Az urak elbúcsúztak, Kennedy kikísérte őket, majd megszólalt:

– Uraim! Most én szeretnék kérdezni valamit.

– Tessék, professzor úr!

– Mennyi volt a plafon? Akarom mondani mennyit lettek volna hajlandók fizetni a határozásért?

A két szürkeöltönyös úr jelentőségteljesen összenézett és a magasabb beosztású így szólt:

– Félmillió angol font…

Hát igen. Ami az üzleti életben járatlan professzornak hatalmas összegnek tűnt, az aprópénz volt az olajipar nagyágyúi számára, hiszen a tengeri fúróplatformok üzemeltetése irdatlanul drága. 2015-ben egyetlen mélyvízi fúróplatform napi költsége 520.000 USD összeget emésztett fel. Így már persze érthető a magánhelikopter és a bőséges költségkeret. Legfeljebb egy napi leállás költségéről volt tehát szó…

Persze ma már a kőolajiparnak leáldozóban van és új, jelenleg fejlettebbnek, modernebbnek tartott technológiák jelennek meg. A Li-ion akkumulátorok nélkül elképzelhetetlen modern életünk: elektromos autók, mobiltelefonok, számítógépek és még számos más kütyü tartalmazza a lítiumra épülő akkumulátorokat és technológiájukat. Ám a lítium ugyanúgy a földkéreg terméke, mint a kőolaj, földgáz vagy a szén. Ugyancsak geológusok keresik, térképezik, kutatják és próbálják megérteni keletkezésének, felhalmozódásának okait és törvényszerűségeit. Az Amerikai Földtani Szolgálat (USGS) 2020-as elemzése alapján a világ teljes lítium-készlete mintegy 80 millió tonna, és ennek 75%-a öt országban található (a készletek csökkenő sorrendjében): Bolívia, Argentína, Chile, USA és Ausztrália. Ám legyen bár a lítium jelenlegi technológiai civilizációnk egyik legfontosabb alapanyaga, keletkezését, felhalmozódását és eloszlását csak egy nagyobb kép, szélesebb keretrendszer, a dinamikus Föld eszméjébe ágyazva érthetjük meg. Erről, a dinamikus Föld eszméjének megszületéséről szól ez az írás.

Könyvem nem követi a szokványos tudományos-ismeretterjesztő könyvek stílusát: a kutatók és felfedezéseik nem díszletek, nem a háttért adják. Ugyanis egy-egy kutató korszakos felfedezését csak akkor értékelhetjük igazán, ha abban a korban ismerjük őt, amelyben alkotott. Ezért minden fejezet elején szerepel az idézett kutató rövid életrajza, társadalmi beágyazottságának egy-két aspektusa, hogy megfelelő kontextusban értékelhessük felfedezésének valódi jelentőségét. A fejezetek felépítése egységes: az adott tudós portréjának megrajzolása mellett bemutatom arcképét, majd egy évszám következik a legfontosabb felfedezésével. Ezt követően kibontom a felismerés lényegét, és azt, hogy miként illeszkedik a dinamikus Föld koncepciójába, mivel szolgálta leginkább földtani tudásunk fejlődését. Ezt követi a fejezetzáró ábra, amely vizuálisan jeleníti meg a felfedezést. Ahol szükségesnek ítéltem meg, ott további ábrákkal gazdagítottam a fejezeteket.

Jó olvasást, lebilincselő tudományos utazást kívánok a Föld-űrhajó fedélzetén, remélve, hogy a nyájas olvasó a könyvet letéve másként néz majd az erdei kirándulások során egy-egy kőre, kavicsra: nem azért hever ott az a kődarab, hogy megbotoljunk benne, hanem azért, hogy meséljen: évmilliókat átívelő izgalmas története van valamennyinek…

Záró gondolatként engedjék meg, hogy néhány szót szóljak arról a nagyszerű emberről, aki már nem érhette meg azt, hogy a neki ajánlott könyvet kézbe vehesse: Császár Géza egykori tanáromnak, később barátomnak ajánlom ezt a könyvet, aki nemcsak a geológiára, de – talán sokkal fontosabb dologra – emberségre tanított. Bízom benne, hogy büszke lenne (de legalábbis nem szégyenkezne) hajdani tanítványa alkotását látva.

a Szerző

[1] A hazai viszonyok közt szocializálódott nyájas olvasó tapasztalatait feltételezve le kell szögeznem: a csekk nem Kennedy, hanem az Oxford University nevére lett kiállítva…

Tudósi szigor és
újságírói szimat.
The Conversation

Bevezetés

Charles Darwin A fajok eredete című műve a modern természettudományok közül mind a bio-, mind a geológiai tudományok fejlődését meghatározó alapmű volt. Ugyanakkor a biológia fejlődésének nagyobb lökést adott, mint amely mértékben a földtudományok fejlődését segítette. Ez már csak azért is érdekes, mert Darwin művére pontosan egy földtani munka, Charles Lyell A földtan alapjai című műve gyakorolt megtermékenyítő hatást. S míg a földtan A fajok eredetét követően csaknem nyolcvan évig változatlan felfogásban és szemléletben tekintett tárgyára, addig az evolúcióbiológia, az örökléstan és a fejlődő műszeres mérési eljárások szépen csendben készítették elő a genetika forradalmát. Mi okozta, hogy ugyanaz a mű az élettudományokra sokkal nagyobb hatást gyakorolt, míg ugyanezt a hatást a földtudományok eszméjének átalakításában nem fejtette ki? Ebben a könyvben ennek próbálok meg utánajárni, és bemutatni, hogy az elmúlt száz évben kik voltak azok a tudósok, akiknek a munkája, szemlélete és eredményei alapjaiban alakították át a földtudományok szemléletét, fenekestől forgatva fel százéves meggyőződéseket és megrögzöttségeket. Ez a földtan tudományát átalakító hatalmas folyamat oda vezetett, hogy az 1990-es évek óta egészen másként látjuk a föld- és őslénytan tudományát: e két diszciplína a Földet, mint dinamikus, bonyolult visszacsatolásokkal rendelkező egységes organizmust képezi le, amelyben a biológia és geológia elválaszthatatlan egymástól, s az egésznek a hajtóereje a lemeztektonika elnevezésű folyamatrendszer, mely egyedüli és kivételes az egész Naprendszerben.

Visszatekintve a földtudományok elmúlt hatvan évnyi fejlődésére és az elért eredményekre, bizton kijelenthetjük, hogy a legnagyszerűbb felfedezés, mely alapjaiban alakította át szemléletünket, hozzáállásunkat a földtan tudományához és annak műveléséhez, egyértelműen a lemeztektonika elmélete és minden földtani résztudományra gyakorolt hatása volt. Ezen elméleti központból tekintve válik érthetővé minden további felfedezés, akár a földtan, akár az őslénytan tudományán belül keletkezett. Mindez a tudományos változás napjainkra a tudomány berkein túl a mindennapi ember életébe is átszivárgott, átalakítva az átlagember szemléletét saját bolygójáról. Nem, nem a dinoszaurusz-mániára gondolok, sokkal inkább arra, hogy megértettük: mennyire sérülékeny a saját bolygónk, mennyire egymásra utaltak a geoszférák a bioszférával és milyen érzékeny és kényes egyensúly tartja fenn ezt a csodálatos bolygót, a saját otthonunkat. Szoros egységben látjuk – különösen a földtörténeti múlt felől közelítve – a geodiverzitást a biodiverzitással, megértettük, hogy Földünk folyamatosan változó, megújuló felszíne ácsolja azt a színpadot, amin a biológiai sokszínűség megjelenik és egyre sokrétűbb, egyre szerteágazóbb fejlődést mutat immár százmillió évek óta. Ám ez a szemlélet igencsak friss és újkeletű és nem egycsapásra vert gyökeret. Lehetőségei még ma is szinte beláthatatlanok, és a földtan fejlődésének az újabb lökést az exobolygók kutatása és talán az első marsi emberes expedíció adhat majd. Ne feledjük: az első holdi kőzetmintáknak a Földre érkezése számos új elmélet megalapozásához adott cáfoló vagy alátámasztó bizonyítékot. Nem lesz ez másként az első marsi kőzetminták Földre érkezésével sem. A földtanban egyre inkább látható, hogy a nagy kérdés az lesz: mennyiben tipikus és mennyiben különleges jelenség a lemeztektonika? Kifejlődhetett-e vagy sem egyéb bolygókon, s ha nem miért? Miben különleges/egyedi vagy talán szélsőérték saját bolygónk? Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolása végső soron az Előszóban feltett kérdésre, azaz a Fermi-paradoxon feloldására is megadhatja a választ.

De ne szaladjunk ennyire előre. Most elégedjünk meg annak megértésével és feltárásával, hogy ez a nagyívű és számos eredményt, következtetést és elméletet iniciáló felfedezés hogyan jöhetett létre? Mik azok a feltételek, amiknek együtt kellett lenniük, mik voltak a szükséges előfeltételek. Látni fogjuk, hogy a véletlen elkerülhetetlen és szinte szükségszerűen vállal szerepet a tudományban. És mivel a tudományt emberek művelik, akik részei a társadalom szövetének, elkerülhetetlen, hogy a tudományos közösség, az emberi-tudósi interakcióknak is szerepe legyen itt. Valamint az emberi elme csodálatos képességének, amellyel absztrakciókat, jelen esetekben modelleket alkot, amelyek működése előre vetít jelenségeket, mely következtetéseket aztán ellenőrizni lehet.

Ez a könyv alapvetően azzal foglalkozik, hogy miként született meg és vált elfogadottá a földtudományok új szemlélete, mely egységben tekinti és szemléli tárgyát a többi tudománnyal, és a korábban átjárás nélküli, határterületektől mentes világok miként egyesíthetők. Ám ha azt sugallom ezzel, hogy ez merőben új szemlélet és korunk eredménye, az első hibát vétem. Ugyanis a földtudományokat művelők kezdetben egységben tekintették tárgyukat a biológiával. Talán a legszebb példa erre az, hogy a ma oly gyakran és mindenki által jól ismert jelentéssel alkalmazott szó, a bioszféra nem biológus elme szülötte, hanem a kiváló osztrák geológus, Eduard Suess leleménye 1885-ből!

Amennyiben szeretnénk megkeresni, hogy milyen tényezők voltak szükségesek a szemléletformáló változások előkészítéséhez, akkor számos ok közül válogathatunk. A legfontosabbak minden természettudományos kutatásban megjelennek, talán egyetlen egyedi tényezőt azonosíthatunk, ami ebben a természettudományban válik központi tényezővé: az idő. A földtörténeti idő, egyáltalán egy természettudomány történetisége egyedivé teszi a földtant. Ez az egyetlen természettudomány, mely történeti. S ha már létezik benne az idődimenzió, akkor abban a véletlennek is meg kell jelennie, hiszen ezt a bonyolult rendszert, amit Föld bolygónak nevezünk egyáltalán nem a kiszámítható, és előre jelezhető newtoni mechanika hajtja. Hanem sok esetben véletlenek. Kezdjük ennek vizsgálatával.

1. A véletlen szerepe

Az emberek általában, de a tudósok sem nagyon szeretik a véletlent. Nehéz vele mit kezdeni, kiszámíthatatlan, előre kalkulálhatatlan, elrontja a számításokat, összezavarja az előrejelzéseket. Ám a tudomány nagyon sokáig mégis úgy fejlődött, hogy megpróbálta a véletlen fogalmát és jelenletét a természeti folyamatokból egyszerűen kiiktatni, elkerülni.

Albert Einstein 1926-ban így válaszol egy levélre, amit a német fizikustól, Max Borntól kapott:

„…Az elmélet [kvantumfizika] számos jó megoldást kínál, ám aligha visz közelebb bennünket az Öreg titkához. Mindenesetre meg vagyok arról győződve, hogy Ő nem kockajátékos.”

Úgy tűnik, hogy a kvantumfizikában mégsem Einsteinnek volt igaza, hanem Werner Heisenbergnek. A mi tárgyunkban, a földtudományokban is hasonló a helyzet, igaz ez csak néhány évtizeddel a fizikusok nagy felismerését követően alakult így. Ma már közhelyes Edward Lorenz mérföldkőnek számító munkásságára hivatkozni a kaotikus rendszerek megértésében. Mindenki hallotta már a mondást: Egy pillangó szárnycsapása Brazíliában tornádót okoz Texasban. Lorenz rávilágított arra, hogy az időjárási rendszerek kaotikus természetűek, melyek igencsak érzékenyek a kiindulási feltételekre, ezért elvileg is lehetetlen megbízható hosszútávú meteorológiai előrejelzéseket készíteni. Lorenz elévülhetetlen érdemeket szerzett abban, hogy a mechanikus, kiszámítható, determinisztikus (alapvetően newtoni) világba vetett hitünket lebontsa, és bebizonyítsa: a szubatomi szintű kiszámíthatatlanság és bizonytalanság a makrovilágban is helyet követel, része életünknek. Nem, a bonyolult rendszerek nem kiszámíthatók, legtöbbjük kaotikus, mint az időjárási rendszerek, és ezzel bizony meg kell barátkoznunk. A véletlennek tehát stabil helye van a tudományban és független a valószínűségtől!

Hasonló kínzó kérdéseket felvető új tudományág a fraktálgeometria, és az ebből fakadó törtdimenziók felismerése, valamint a természet számos jelenségének és folyamatának fraktáljellege, melynek mind a geológia, mind a biológia nagyon szép példáit adja. Ismét egy nehezen érthető, de kétségtelenül jelenlévő mintázat a természetben, mely ugyancsak arra kényszerít, hogy friss szemléletben, új megközelítésben szemléljük a bennünket körülvevő anyagi világot.

Ezek a tudományos felismerések mind-mind rávilágítottak arra, hogy a geológiában ma már messze nem érvényesül a newtoni mechanika kiszámítható, előrejelző jellege. A kaotikus rendszerek, fraktálok és ezek megjelenése a Földünket formáló folyamatokban ma már beépültek a Földünk működéséről alkotott új elméletekbe, megközelítésekbe és bizony meg kell barátkoznunk a korábban szinte kezelhetetlen fogalom, a véletlen, vagy kiszámíthatatlanság állandó jelenlétével.

Tudományos kutatás és felfedezés elképzelhetetlen véletlen nélkül. Ezt a könyvet a nyomdából a könyvkereskedőkhöz minden valószínűséggel gumikerekű járműveken szállították, és nagy valószínűséggel a nyájas olvasó is akár a könyvesboltba menet vagy onnan jövet ilyen járművön utazott hazáig, vagy ha házhoz rendelte a könyvet futárszolgálattal, akkor biztosan ugyancsak valamilyen gumikerekű jármű szállította az ajtajáig. Márpedig a gumi vulkanizálását és ezzel a gumikereket Charles Goodyear 1839-ben teljesen véletlenül fedezte fel, amikor a kísérleti sütőben felejtette a nyersgumit, ahol még véletlenül kén is volt. Amikor visszajött, és valami furcsa szagot érzett, a sütőhöz rohant, felrántotta az ajtaját és meglepődve látta azt, hogy a nyersgumi – a kén hatására – megszilárdult és végre a keresett, rugalmas, mégis ellenálló anyaggá vált! A motorizáció robbanásszerű elterjedéséhez legalább annyira kellett Goodyear véletlen felfedezése, mint Henry Ford tudatos újítása a futószalag alapú gyártósor megtervezésével, aminek ötlete egy vágóhídi látogatáson jutott eszébe, amikor az egymás mellé lógatott félsertéseket meglátta. Ahogy a konvejorsoron a félsertések szépen haladtak egyik munkaállomásról a másik felé, kipattant fejéből a nagy ötlet. Ha valaminek a szétszerelésére a leghatékonyabb eljárás a futószalag, akkor bizonyára úgy van valaminek az összeszerelésére is – ezzel megszületett a modern autógyártás koncepciója, a folyamatosan mozgó összeszerelőszalag.

Persze a motorizáció is elképzelhetetlen a geológia nélkül. Hiszen a geológia és a geofizika tudománya együttesen képes előrejelzést adni arra, hogy a föld mélyén hol keressünk szénhidrogéneket, melyekből üzemanyag készül.

A földtan tudományában azonban rendszerint nem a véletlen (vagy elrontott) kísérletek vezetnek hatalmas felfedezéshez, hanem a terepi munka során véletlenül előkerülő kőzetek és ősmaradványok, vagy amikor egy-egy méréssorozat során egyáltalán nem a várt adatsorok jelennek meg a kijelzőkön. A véletlen jelen volt és jelen lesz a geológia tudományának fejlődésében.

2. A földtörténeti idő szerepe

Egyszer megkérdezték Cherry Lewistól, a Bristoli Egyetem kutatójától és Arthur Holmes életrajzírójától, hogy szerinte mi volt a XX. század legfontosabb geológiai felfedezése. Elég meglepő választ adott, mely így hangzott:

„Habozás nélkül rávágtam: a legfontosabb felfedezés az volt, hogy 1913-ban Frederick Soddy [1877–1956] felfedezte az izotópokat. Nélküle – geológiai értelemben – még mindig a sötét középkorban élnénk.”

Bár az állítással szívesen vitába szállnék, az azonban kétségtelen, hogy a földtanba az idődimenzió valódi léptékét, skálázását Soddy felfedezésére építve Arthur Holmes hozta meg. Ne feledjük: a rétegtan tudománya évszázadokon keresztül vígan és remekül megvolt anélkül, hogy tudta/ismerte, vagy igényelte volna a rétegsorok és a geológiai formációk, korok valódi időtartamának, hosszának ismeretét. Csak az igazán kiválóknak, mint Charles Darwin okozott valódi fejtörést a földtörténeti idő természete, folyása, dimenziója. Darwint igencsak foglalkoztatta a földtörténeti idő szerepe, az egyes geológiai folyamatok hossza, hiszen elmélete, a fajképződés, az evolúció folyamata a földtani térben és a földtörténeti időben zajlik. Ám Darwin egy-egy földtani folyamat kapcsán igencsak hosszú időszakokban, egy mészkőfennsík eróziója esetén például többszázmillió évben gondolkodott.