Trong một trong những công việc chuyên môn cuối cùng trước khi qua đời vào năm 1955, Albert Einstein đã viết một lời tựa ngắn nhưng sinh động cho cuốn sách của nhà địa chất học Charles Hapgood, có tiêu đề Earth’s Shifting Crust: A Key to Some Basic Problems of Earth Science [tạm dịch: Lớp vỏ dịch chuyển của Trái Đất: Chìa khóa đối với một số vấn đề cơ bản của khoa học Trái Đất]. Cuốn sách của Hapgood đã bác bỏ ý tưởng cho rằng các lục địa đang chuyển động. Hapgood nhận định một vài người cả tin đã chỉ nhìn vào sự tương ứng rõ ràng về hình dáng giữa các châu lục nhất định. Ông tiếp tục, “châu Phi dường như khớp với Nam Mỹ, vv.. Có người còn tưởng rằng cấu trúc đá ở hai bờ Đại Tây Dương khá giống nhau.” Hapgood nhanh chóng bác bỏ ý tưởng này và nhấn mạnh rằng các nhà địa chất K. E. Caster và J. C. Mendes đã tiến hành nhiều nghiên cứu thực địa ở cả hai bờ Đại Tây Dương và đã khẳng định rằng sự tương đồng này không hề tồn tại. Có Chúa mới biết Messrs Caster và Mendes đã quan sát thấy gì, bởi thực tế đa phần cấu trúc đá ở cả hai bờ Đại Tây Dương là như nhau − không phải khá giống mà là như nhau.
Đây không phải ý tưởng cất cánh cùng với Hapgood hay nhiều nhà địa chất học cùng thời. Học thuyết mà Hapgood ám chỉ đã được đề xuất lần đầu vào năm 1908 bởi một nhà địa chất học nghiệp dư là Frank Bursley Taylor. Taylor xuất thân từ một gia đình giàu có, có đủ điều kiện và tránh khỏi những ràng buộc của giới học thuật để có thể theo đuổi những đường hướng nghiên cứu phi truyền thống. Ông là một trong những người khám phá ra sự giống nhau giữa hình dáng đường bờ biển của châu Phi và Nam Mỹ, và từ quan sát này ông đã đưa ra ý tưởng rằng các châu lục đã từng di chuyển chậm theo một đường cong. Ông đã dự đoán đầy tính tiên tri rằng sự đè nghiến lên nhau của các lục địa có thể đã giúp nâng cao các dãy núi trên thế giới. Tuy nhiên, ông thất bại trong việc đưa ra bằng chứng và lý thuyết này bị xem là quá lập dị để nhận được sự chú ý nghiêm túc.
Song ở Đức, ý tưởng của Taylor đã được đón nhận và được nhà khí tượng học Alfred Wegener thuộc Đại học Marburg tận dụng hiệu quả. Wegener đã nghiên cứu các loài thực vật và hóa thạch dị thường không phù hợp với mô hình chuẩn của lịch sử Trái Đất và nhận ra rằng thật vô nghĩa nếu giải thích theo cách truyền thống. Những hóa thạch động vật xuất hiện lặp lại ở các bờ đối diện nhau của các đại dương, nghĩa là quá rộng lớn để bơi qua. Ông băn khoăn những con thú có túi đã du hành từ Nam Mỹ tới châu Úc bằng cách nào? Tại sao những con ốc giống hệt nhau lại xuất hiện ở Scandinavi và New England? Làm sao có thể giải thích được việc các vỉa than và các tàn dư bán nhiệt đới khác tồn tại ở những nơi giá lạnh như Spitsbergen, hơn 600km về phía bắc Na Uy, nếu không phải chúng, đã bằng cách nào đó, di cư tới đây từ nơi có khí hậu ấm áp hơn.
Wegener đã đưa ra lý thuyết rằng các lục địa của thế giới từng tồn tại như một khối đất thống nhất mà ông gọi là Pangaea, nơi các loài động thực vật có thể chung sống, trước khi tách rời và trôi dạt tới vị trí hiện nay của chúng. Ông đã trình bày các ý tưởng trong một cuốn sách có tiêu đề Die Entstehung der Kontinente und Ozeane [tạm dịch: Nguồn gốc các châu lục và đại dương], được xuất bản bằng tiếng Đức vào năm 1912 và bằng tiếng Anh ba năm sau đó – bất chấp sự bùng nổ của Thế chiến I.
Vì cuộc chiến này, ban đầu lý thuyết của Wegener không thu hút được nhiều sự chú ý, nhưng đến năm 1920, khi ông cho ra đời một ấn bản mở rộng và hiệu chỉnh, nó nhanh chóng trở thành chủ đề thảo luận. Mọi người đều đồng ý rằng các lục địa di chuyển – nhưng là theo chiều lên xuống chứ không phải ra hai bên. Quá trình di chuyển dọc, còn gọi là sự đẳng tĩnh, là nền tảng của niềm tin địa chất suốt nhiều thế hệ, dù không đưa ra những lý giải thực sự hấp dẫn về việc điều đó đã xảy ra như thế nào và tại sao. Một ý tưởng có trong sách giáo khoa khi tôi còn đi học, là thuyết “trái táo nướng” do nhà khoa học người Áo, Eduard Suess, đề xuất ngay trước thời điểm chuyển giao thế kỷ. Theo thuyết này, khi Trái Đất nóng chảy rồi nguội đi, nó đã trở nên nhăn nheo như một trái táo nướng, tạo ra các đáy đại dương và dãy núi. Trong khi đó, James Hutton đã chỉ ra từ rất lâu trước đó rằng sự sắp xếp tĩnh như vậy cuối cùng sẽ kết thúc bằng một khối cầu không có nét gì đặc biệt bởi sự xói mòn sẽ san phẳng chỗ lồi và đắp đầy chỗ lõm. Ngoài ra còn có một vấn đề khác, được Rutherford và Soddy trình bày hồi đầu thế kỷ, rằng các yếu tố nằm trong Trái Đất trữ một nhiệt lượng khổng lồ – quá lớn để cho phép xảy ra sự nguội và co lại như Suess đề xuất. Và dù thế nào, nếu lý thuyết của Suess chính xác, thì các dãy núi phải được phân bố đều trên bề mặt Trái Đất và ít nhiều cùng tuổi với nhau, trong khi thực ra không phải vậy. Vào đầu những năm 1900, đã có bằng chứng cho thấy một số dãy núi như Ural và Appalachia già hơn dãy Alps và Rockies hàng trăm triệu năm tuổi. Rõ ràng, đây là thời điểm chín muồi để một lý thuyết khác ra đời. Không may, Alfred Wegener không phải là người được các nhà địa chất kỳ vọng sẽ là tác giả của một lý thuyết như thế.
Ngay từ đầu, những tư tưởng cấp tiến của ông đã đặt ra nghi vấn về nền tảng của các nguyên lý địa chất của họ, và đây hiếm khi là một cách hiệu quả để khơi dậy sự đón nhận nhiệt tình từ phía khán giả. Một thách thức như thế nếu đến từ một nhà địa chất thì đã là đau đớn, trong khi Wegener lại không có nền tảng trong lĩnh vực này. Ông là một nhà khí tượng học. Một người Đức chuyên nghiên cứu thời tiết. Đây không phải là những khiếm khuyết dễ dàng khắc phục.
Vì thế, các nhà địa chất tìm mọi cách có thể để phủ nhận các bằng chứng và xem nhẹ những đề xuất của ông. Để biện giải về sự phân tán hóa thạch, họ đặt các “cầu lục địa” cổ đại ở bất cứ nơi nào họ cần. Một loài ngựa cổ có tên là Hipparion được biết đã từng sống ở Pháp và Florida vào cùng một thời điểm, và một cây cầu lục địa được vẽ ngang qua Đại Tây Dương. Khi người ta biết rằng loài heo vòi cổ đại đã tồn tại đồng thời ở Nam Mỹ và Đông Nam Á, một cây cầu lục địa lại được vẽ ra. Chẳng bao lâu bản đồ của các đại dương thời tiền sử kín đặc những cây cầu lục địa giả tưởng – từ Bắc Mỹ tới châu Âu, từ Brazil tới châu Phi, từ Đông Nam Á tới châu Úc và từ châu Úc tới Nam Cực. Những sợi tua liên kết này không chỉ xuất hiện một cách dễ dàng bất cứ khi nào cần để một dạng sống có thể di chuyển từ lục địa này sang lục địa khác, mà còn biến mất và không để lại bất cứ dấu vết nào về sự tồn tại của chúng. Tất nhiên, không chiếc nào trong số chúng được chứng minh bằng các bằng chứng xác thực – không gì có thể sai sót nhiều hơn thế – nhưng nó lại đã từng là một tư tưởng địa chất học chính thống tồn tại trong suốt nửa thế kỷ.
Thậm chí những cây cầu lục địa cũng không thể giải thích được vài điều. Một loài bọ ba thùy nổi tiếng ở châu Âu được phát hiện đã từng sống ở Newfoundland – nhưng chỉ ở một phía. Không ai có thể giải thích một cách thuyết phục tại sao chúng có thể vượt đại dương dữ dằn với khoảng cách 3.000km mà lại không thể tìm đường sang phía bên kia của một hòn đảo với bề rộng chỉ 300km. Điều bất thường ngớ ngẩn hơn là về một loài bọ ba thùy khác được phát hiện đồng thời tại châu Âu và khu vực Thái Bình Dương thuộc phía tây bắc của châu Mỹ, nhưng không hề thấy ở đoạn giữa, trong khi điều đó sẽ chỉ cần một cây cầu vượt thay vì một cây cầu lục địa. Cho đến tận năm 1964, khi Bách khoa toàn thư Britannica thảo luận về các học thuyết đối lập nhau, người ta vẫn kết luận rằng Wegener mắc vô số khuyết điểm nghiêm trọng về mặt lý thuyết. Chắc hẳn Wegener đã từng mắc sai lầm. Ông khẳng định đảo Greenland đang trôi về phía Tây với tốc độ khoảng 1,6km một năm – một sự phi lý rõ ràng. (Có lẽ là 1cm thì đúng hơn). Nghiêm trọng nhất là, ông không đưa ra bất cứ lời giải thích thuyết phục nào về cách thức vận động của các lục địa. Để tin được các học thuyết của ông, bạn phải tin rằng các lục địa nặng nề, bằng cách nào đó, đã tách lớp vỏ cứng như thể chiếc cày lướt qua mặt đất mà không để lại đường rãnh nào. Không có kiến thức nào tại thời điểm đó có thể giải thích hợp lý cơ chế của những chuyển dịch vĩ đại này.
Chính Arthur Holmes, nhà địa chất người Anh đã nỗ lực để xác định tuổi của Trái Đất, là người đưa ra một đề xuất. Holmes là nhà khoa học đầu tiên hiểu rằng sự ấm lên do bức xạ có thể tạo ra những dòng đối lưu bên trong Trái Đất. Về mặt lý thuyết, chúng đủ mạnh để khiến các lục địa trượt trên bề mặt. Trong cuốn sách giáo khoa nổi tiếng và có tầm ảnh hưởng lớn của ông, Principles of Physical Geology [tạm dịch: Các nguyên lý địa chất học vật lý] được xuất bản lần đầu vào năm 1944, Holmes đã trình bày thuyết trôi dạt lục địa. Cho đến nay, những nguyên lý cơ bản của thuyết này vẫn đang chiếm ưu thế. Tại thời điểm đó, đây vẫn là một quan điểm cấp tiến và gây nhiều tranh cãi, đặc biệt là tại Mỹ, nơi sự phản đối thuyết trôi dạt lâu hơn ở bất cứ đâu. Một nhà bình luận tại nước này đã thấy phiền lòng và không hề pha chút mỉa mai nào khi nói rằng Holmes trình bày các lập luận của mình rõ ràng và thuyết phục đến mức người học có thể sẽ tưởng đó là sự thật. Tuy nhiên, ở đâu đó, học thuyết này đã dần lôi kéo được sự ủng hộ thận trọng nhưng vững chắc. Vào năm 1950, một cuộc bỏ phiếu tại buổi họp thường niên của Hội vì Sự tiến bộ Khoa học Anh quốc đã cho thấy một nửa số thành viên có mặt ủng hộ ý tưởng về sự trôi dạt lục địa. (Hapgood ngay sau đó đã trích dẫn con số này như một bằng chứng về sự lầm lạc thảm hại của các nhà địa chất người Anh.) Điều đáng tò mò là, niềm tin của chính Holmes đôi khi cũng bị lung lay. Năm 1953, ông thú nhận, “tôi chưa bao giờ thành công trong việc giải phóng bản thân khỏi định kiến dai dẳng chống lại thuyết lục địa trôi dạt; phải nói rằng, từ trong cốt tủy của một nhà địa chất, tôi cảm thấy nó thật hão huyền.”
Tuy vậy, không phải thuyết này không nhận được bất kỳ sự hưởng ứng nào ở Hoa Kỳ. Từ Đại học Harvard, Reginald Daly đã lên tiếng ủng hộ nó, nhưng bạn có thể nhớ lại, ông chính là người cho rằng Mặt Trăng được hình thành bởi một lực tác động vũ trụ, và những ý tưởng của ông thường được xem là thú vị, thậm chí có giá trị, nhưng hơi quá hoa mỹ để nhận được sự chú ý nghiêm túc. Như vậy, hầu hết các học giả Mỹ mắc kẹt trong niềm tin rằng các lục địa đã và sẽ mãi mãi chiếm giữ những vị trí hiện tại, và các đặc trưng trên bề mặt của chúng có thể được lý giải bởi các nguyên nhân khác chứ không phải sự dịch chuyển lục địa.
Điều thú vị là, các nhà địa chất của các hãng dầu từ lâu đã biết rằng nếu muốn tìm thấy dầu mỏ, bạn sẽ phải chấp nhận những vận động bề mặt hình thành do các mảng kiến tạo. Nhưng các nhà địa chất dầu mỏ không viết các bài báo khoa học, họ chỉ tìm kiếm dầu mà thôi.
Một vấn đề lớn khác với các học thuyết Trái Đất mà chưa có ai từng giải quyết hoặc tiệm cận với khả năng giải quyết. Đó là câu hỏi về việc mọi lớp trầm tích đã đi đâu. Mỗi năm các dòng sông trên Trái Đất mang ra biển một lượng khổng lồ các loại vật chất bị xói mòn – ví dụ, khoảng 500 triệu tấn canxi. Nếu nhân tỷ lệ lắng đọng với số năm nó đã diễn ra, lẽ ra phải có một lớp trầm tích dày khoảng 20km dưới đáy các đại dương – hoặc, nói cách khác, đáy các đại dương lẽ ra tới nay phải cao hơn mặt biển. Các nhà khoa học đã giải quyết vấn đề này theo cách đơn giản nhất có thể là lờ nó đi. Nhưng cuối cùng, tới một lúc nào đó, họ không thể làm thế được nữa.
Trong Thế chiến II, một nhà khoáng vật học tại Đại học Princeton là Harry Hess đã được giao phụ trách một chiếc tàu vận tải chiến đấu, chiếc USS Cape Johnson. Trên tàu có một chiếc máy dò độ sâu hiện đại rất thú vị, được thiết kế để hỗ trợ cho các cuộc thao diễn gần bờ trong những lần neo đậu trên bãi biển. Thế nhưng, Hess nhận thấy cũng có thể sử dụng nó cho mục đích khoa học, và ông không bao giờ tắt nó, ngay cả khi ở ngoài biển, thậm chí ngay trong chiến sự. Điều ông khám phá ra hết sức bất ngờ. Nếu thềm đáy biển cổ xưa như mọi người mặc định, chúng lẽ ra phải được phủ bởi những lớp trầm tích dày giống như bùn ở đáy sông, hồ. Nhưng kết quả mà Hess thu được cho thấy rằng đáy đại dương không hề trơn mượt và dấp dính bởi các lớp bùn cổ. Khắp nơi đều có những hào rãnh, hẻm núi, khe nứt và rải rác là những miệng núi lửa, ông gọi đó là guyot để tưởng nhớ một nhà địa chất học tiền bối của Princeton là Arnold Guyot. Tất cả điều đó là một câu đố, nhưng Hess còn phải tham gia cuộc chiến nên đành xếp lại những suy nghĩ này.
Sau chiến tranh, Hess trở lại Princeton và bận bịu với công việc giảng dạy, nhưng những bí ẩn về đáy biển vẫn đeo bám ông. Trong khi đó, suốt những năm 1950, những người vẽ bản đồ đại dương đã tiến hành những nghiên cứu ngày càng phức tạp về đáy biển. Trong quá trình này, họ phát hiện ra một bất ngờ còn lớn hơn nữa: dãy núi hùng vĩ và kéo dài nhất của Trái Đất phần lớn lại nằm dưới biển. Nó tạo thành một con đường liên tục dọc các đáy biển trên thế giới, giống như đường lằn trên quả bóng tennis. Nếu bắt đầu từ Iceland và đi xuống phía nam, bạn có thể theo nó xuống tận trung tâm của Đại Tây Dương, xung quanh vùng lòng chảo châu Phi, ngang qua Ấn Độ Dương và Nam Hải rồi tiến vào Thái Bình Dương ngay bên dưới châu Úc; từ đây nó bẻ một góc cắt ngang Thái Bình Dương, kéo dài đến Baja California trước khi quay lên bờ Tây nước Mỹ và tới Alaska. Đôi khi những đỉnh cao của nó trồi lên mặt nước tạo thành một hòn đảo hoặc quần đảo − chẳng hạn quần đảo Azores và Canaries ở Đại Tây Dương, Hawaii ở Thái Bình Dương – nhưng đa phần nó chìm dưới hàng nghìn thước nước biển, không được biết đến và không bị hoài nghi. Nếu cộng mọi nhánh của dãy núi này lại, nó sẽ tạo thành một mạng lưới kéo dài tới 75.000km.
Đã có lúc, người ta biết chút ít về nó. Khi lắp đặt cáp dưới đáy biển vào thế kỷ XIX, dựa theo cách các đường cáp chạy, người ta nhận thấy có một loại núi ngầm dưới lòng Đại Tây Dương, nhưng tính liên tục và quy mô tổng thể của cả dãy núi vẫn là một bất ngờ lớn. Hơn nữa, nó chứa đựng những sự dị thường về mặt vật lý mà không thể lý giải được. Ngay bên dưới mặt biển Đại Tây Dương nhấp nhô là một khe núi – một vết nứt – rộng đến 20km và có tổng chiều dài lên đến 19.000km. Điều này dường như cho thấy vỏ Trái Đất đã tách ra tại các đường phân giới như một hạt đậu bung ra khỏi vỏ. Đây là một ý tưởng vô lý và hại não, nhưng bằng chứng thì không thể phủ nhận.
Sau đó, vào năm 1960, các mẫu từ phần lõi đã chỉ ra rằng đáy biển khá trẻ ở khu vực giữa Đại Tây Dương nhưng ngày càng già nếu di chuyển xa khu vực này về phía đông hoặc phía tây. Harry Hess đã xem xét vấn đề và nhận ra rằng chỉ có thể lý giải điều này bởi việc lớp vỏ đại dương mới hình thành ở một trong hai bên của vết nứt trung tâm, sau đó bị đẩy ra xa khi một lớp vỏ mới xuất hiện. Đáy Đại Tây Dương giống như hai băng tải lớn, một chiếc đưa lớp vỏ tới Bắc Mỹ, một chiếc đưa tới châu Âu. Đây được gọi là quá trình mở rộng đáy biển.
Khi lớp vỏ đi tới cuối cuộc hành trình tại ranh giới với các châu lục, nó rơi trở lại Trái Đất trong một quá trình gọi là hút chìm1. Điều này lý giải về việc tất cả số trầm tích đã đi đâu. Chúng đã được trả lại lòng đất. Nó lý giải tại sao đáy đại dương ở mọi nơi lại tương đối trẻ. Không có nơi nào có độ tuổi già hơn 175 triệu năm, đây là một câu đố nữa vì các tảng đá trên các lục địa có độ tuổi hàng tỷ năm. Giờ đây, Hess có thể biết tại sao. Đá dưới biển chỉ tồn tại cho đến khi chúng bị đánh dạt vào bờ. Đây là một lý thuyết có thể giải thích nhiều điều. Hess đã phát triển các lập luận của mình trong một công trình quan trọng, song gần như bị cả thế giới bác bỏ. Đôi khi thế giới không sẵn sàng để đón nhận một ý tưởng hay.
1. Trong địa chất học, sự hút chìm là một quá trình diễn ra tại các ranh giới hội tụ mảng, tại đó một mảng chuyển động xuống bên dưới một mảng khác và chìm vào trong lớp phủ địa chất hay quyển manti (ND).
Trong khi đó, hai nhà nghiên cứu làm việc độc lập đã có những phát hiện đáng kinh ngạc khi tiếp cận một sự thật gây tò mò về lịch sử Trái Đất vốn đã được phát hiện trước đó vài thập kỷ. Vào năm 1906, một nhà vật lý người Pháp có tên Bernard Brunhes đã nhận thấy từ trường của Trái Đất thỉnh thoảng lại tự đảo ngược, và dấu vết của sự đảo ngược này được ghi lại vĩnh viễn trong những tảng đá nhất định vào thời điểm chúng ra đời. Cụ thể, các hạt quặng sắt nhỏ trong các tảng đá sẽ chỉ về bất cứ nơi nào có các cực nam châm tại thời điểm chúng hình thành, và sẽ giữ nguyên trạng khi các tảng đá nguội và cứng. Hệ quả là, chúng “ghi nhớ” các cực nam châm đã ở đâu khi chúng được tạo ra. Trong nhiều năm, điều này chỉ là một sự tò mò, nhưng vào những năm 1950, Patrick Blackett thuộc Đại học London và S. K. Runcorn thuộc Đại học Newcastle đã nghiên cứu các kiểu từ tính cổ đại trên các tảng đá của nước Anh, và kinh ngạc khi thấy rằng tại một thời điểm trong quá khứ xa xôi, nước Anh đã quay quanh trục của nó và di chuyển một đoạn về phía bắc, như thể vì lý do nào đó nó đã tuột ra khỏi mỏ neo của mình. Bên cạnh đó, họ cũng nhận thấy rằng nếu bản đồ từ tính của châu Âu đặt cạnh châu Mỹ trong cùng một giai đoạn, chúng khớp nhau như hai nửa của một lá thư bị xé đôi. Thật kì lạ, nhưng phát hiện của họ cũng bị lãng quên.
Cuối cùng, hai người đàn ông đến từ Đại học Cambridge, nhà địa chất học Drummond Matthews và nghiên cứu sinh Fred Vine, đã nối các sợi dây với nhau. Vào năm 1963, sử dụng các nghiên cứu về đáy Đại Tây Dương, họ đã chứng minh một cách đầy đủ rằng đáy của các đại dương mở rộng theo cùng một cách mà Hess đã trình bày, và rằng các châu lục cũng đang chuyển động. Một nhà địa chất kém may mắn người Canada, Lawrence Morley, cũng đồng thời đưa ra kết luận này, nhưng không thể nào công bố nghiên cứu của mình. Biên tập viên của tờ Journal of Geophysical Research đã gửi ông những lời mà về sau đã khiến người phát ngôn ra nó xấu mặt: “Những suy đoán như vậy có thể mua vui trong một buổi tiệc, nhưng đó không phải là thứ có thể được xuất bản dưới sự che chở nghiêm cẩn của khoa học.” Một nhà địa chất học về sau đã nhận định về sự kiện này như sau: “Có lẽ đây là công trình nghiên cứu tầm cỡ nhất trong ngành khoa học về Trái Đất từng bị từ chối xuất bản.”
Sau tất cả, cuối cùng ý tưởng về sự chuyển động của vỏ Trái Đất cũng đã đến thời. Một hội nghị chuyên đề quy tụ những nhân vật quan trọng nhất trong lĩnh vực này đã được tổ chức tại London dưới sự bảo trợ của Hội Hoàng gia vào năm 1964. Điều bất ngờ là dường như tất cả họ đều là những con chiên cải đạo. Hội nghị chấp nhận rằng Trái Đất là một bức tranh của những phân mảnh liên kết lại với nhau, và sự xô đẩy lặng lẽ giữa các mảnh này có thể giải thích phần lớn những hoạt động của bề mặt Trái Đất.
Khái niệm “đại dương trôi dạt” bị loại bỏ tương đối nhanh khi người ta nhận ra rằng toàn bộ vỏ Trái Đất chuyển động chứ không chỉ riêng các lục địa, nhưng phải mất một thời gian để thống nhất tên gọi cho các phân mảnh riêng biệt. Đầu tiên, người ta gọi chúng là các “khối vỏ” hay “nền”. Mãi cho đến năm 1968, khi một bài báo của ba nhà nghiên cứu địa chấn người Mỹ được đăng trên tạp chí Journal of Geophysical Research, các phân mảnh mới nhận cái tên được dùng cho tới nay: các mảng. Bài báo này cũng gọi tên ngành khoa học mới là kiến tạo mảng.
Những tư tưởng cũ thì khó mất đi và không phải ai cũng nhanh chóng đón nhận một học thuyết mới mẻ đầy thú vị. Cho đến tận những năm 1970, một trong những cuốn sách giáo khoa phổ biến và có tầm ảnh hưởng nhất, The Earth [tạm dịch: Trái Đất] do Harold Jeffreys khả kính viết, đã nhấn mạnh rằng kiến tạo mảng là một hiện tượng bất khả thi về mặt vật lý, không khác gì so với ấn bản đầu tiên của nó vào năm 1924. Lý thuyết kiến tạo mảng cũng bị đối xử thô bạo y hệt với sự đối lưu và sự mở rộng của đáy biển. Trong tác phẩm Basin and Range [tạm dịch: Lòng chảo và Dãy núi], được xuất bản vào năm 1980, John McPhee nhấn mạnh rằng cứ 8 nhà địa chất người Mỹ thì có một người vẫn không tin vào thuyết kiến tạo mảng.
Ngày nay, chúng ta biết rằng bề mặt Trái Đất gồm tám tới 12 mảng lớn (phụ thuộc vào việc bạn định nghĩa thế nào là lớn) và khoảng 20 mảng nhỏ hơn, chúng đều di chuyển theo những hướng khác nhau với tốc độ khác nhau. Một số mảng rộng và tương đối ít vận động, trong khi có những mảng nhỏ nhưng năng động hơn. Chúng chỉ có quan hệ ngẫu nhiên với khối đất bên trên. Chẳng hạn, mảng Bắc Mỹ rộng hơn rất nhiều so với châu lục gắn với nó. Nó vạch ra đường bao của bờ biển phía tây của châu lục này (đây là lý do khiến khu vực này thường xảy ra địa chấn, xuất phát từ những va chạm mảng), nhưng hoàn toàn bỏ qua bờ biển phía đông, và thay vào đó mở rộng đến giữa Đại Tây Dương. Iceland bị chia cắt ở giữa, khiến nó nằm trên một nửa mảng kiến tạo châu Mỹ và nửa mảng kiến tạo châu Âu. Trong khi đó, New Zealand là một phần của mảng Ấn Độ Dương rộng lớn, cho dù nó không hề nằm gần đại dương này. Điều tương tự xảy ra với phần lớn các mảng khác.
Sự kết nối giữa các lục địa hiện tại và quá khứ được chứng minh là phức tạp hơn nhiều so với khả năng tưởng tượng của bất cứ ai. Chẳng hạn, Kazakhstan đã từng gắn liền với Na Uy và New England. Một góc của đảo Staten từng thuộc châu Âu. Một phần của Newfoundland cũng vậy. Nhặt một viên sỏi từ bờ biển Massachusetts và họ hàng gần nhất của nó là ở châu Phi. Các cao nguyên Scotland và phần lớn vùng Scandinavi về cơ bản thuộc về châu Mỹ. Một phần dãy Shackleton của Antarctica được cho rằng từng thuộc dãy Appalachian ở miền đông nước Mỹ. Tóm lại, các viên đá đã chạy khắp thế giới.
Sự xáo trộn liên tục giữ cho các mảng không bị nung chảy thành một tấm bất động duy nhất. Hãy giả sử mọi thứ tiếp tục như hiện nay, Đại Tây Dương sẽ tiếp tục mở rộng cho đến khi nó lớn hơn Thái Bình Dương. Phần lớn California sẽ trôi dạt rồi trở thành một kiểu Madagascar của Thái Bình Dương. Châu Phi sẽ tiến lên phía bắc về phía châu Âu, khiến Địa Trung Hải biến mất và một dãy núi hùng vĩ như dãy Himalaya chạy từ Paris tới Calcutta. Châu Úc sẽ chiếm lĩnh các đảo nằm về phía bắc của nó và nối với châu Á bằng một vài eo đất. Đây là các kết quả trong tương lai, nhưng không phải là các sự kiện trong tương lai. Chúng đang diễn ra ngay lúc này. Khi chúng ta ngồi đây, các lục địa đang trôi như những chiếc lá trên mặt hồ. Nhờ hệ thống định vị toàn cầu, chúng ta có thể thấy châu Âu và Bắc Mỹ đang rời xa nhau bằng tốc độ mọc của cái móng tay – nghĩa là khoảng 2m cho một đời người. Nếu đợi đủ lâu, bạn có thể lái xe từ Los Angeles thẳng tới San Francisco. Chỉ vì sự hữu hạn của đời người mà chúng ta không được chiêm ngưỡng những thay đổi này. Những gì bạn nhìn thấy trên thế giới này thực chất chỉ là hình ảnh của các châu lục đang tồn tại trong khoảng thời gian bằng một phần mười của 1% lịch sử Trái Đất.
Trái Đất là trường hợp duy nhất trong số các hành tinh đá có các mảng kiến tạo, và nguyên nhân của điều này thì có phần bí ẩn. Đây không đơn thuần là vấn đề kích thước hay mật độ – Sao Kim có thể xem là anh em song sinh của Trái Đất xét về những khía cạnh này, nhưng hoàn toàn không có các hoạt động kiến tạo mảng. Có thể vì chúng ta có đúng những nguyên liệu và cách thức khiến Trái Đất luôn phập phồng. Người ta nghĩ rằng – dù chỉ là một ý nghĩ – kiến tạo mảng là một phần sự sống hữu cơ của hành tinh này. Như nhà vật lý, nhà văn James Trefil đã nói, “thật khó mà tin rằng sự vận động không ngừng của các mảng kiến tạo không hề ảnh hưởng đến sự phát triển của sự sống trên Trái Đất.” Ông cho rằng những thách thức do kiến tạo gây ra – chẳng hạn sự thay đổi về khí hậu – là một chất xúc tác đối với sự phát triển trí tuệ. Những người khác cho rằng việc các lục địa trôi dạt có thể đã gây ra ít nhất một vài lần tuyệt chủng hàng hoạt trên Trái Đất. Tháng Mười một năm 2002, Tony Dickson từ Đại học Cambridge đã đăng một bài viết trên tạp chí Science, trong đó nhấn mạnh khả năng tồn tại mối quan hệ giữa lịch sử các lớp đá và lịch sử sự sống. Dickson lập luận rằng cấu tạo hóa học của các đại dương trên thế giới đã thay đổi một cách nhanh chóng và đột ngột tại một số thời điểm trong suốt nửa tỷ năm qua, và rằng các thay đổi này tương quan với những sự kiện quan trọng trong lịch sử sinh vật học – chẳng hạn sự bùng nổ rầm rộ của những dạng sống nhỏ tạo ra các vách đá phấn ở bờ biển phía nam nước Anh, hay sự phát triển bất ngờ của hệ sinh vật biển có vỏ trong kỷ Cambri. Không ai có thể lý giải tại sao đôi lúc thành phần hóa học của các đại dương lại thay đổi ngoạn mục như vậy, song sự đóng và mở của các dãy núi trong lòng đại dương có thể rõ ràng là một thủ phạm.
Trong nhiều trường hợp, kiến tạo mảng không chỉ lý giải các hoạt động ở bề mặt Trái Đất – ví dụ vì sao loài sinh vật cổ Hipparion di chuyển từ Pháp tới Florida – mà còn lý giải nhiều hoạt động ở trong nó. Những trận động đất, sự hình thành các quần đảo, vị trí các ngọn núi, các kỷ băng hà và cả nguồn gốc của sự sống – khó có vấn đề nào không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi học thuyết mới này. Như McPhee từng nhận xét, các nhà địa chất học đã tự cảm thấy choáng váng khi bỗng nhiên “cả thế giới bỗng trở nên sáng rõ”.
Nhưng chỉ sáng rõ đến một mức nào đó. Sự phân bố của các châu lục trước đây khó lý giải thấu đáo hơn hẳn suy nghĩ của nhiều người không có chuyên môn về địa chất. Cho dù các cuốn sách giáo khoa trình bày có vẻ tự tin về các lục địa thời cổ đại với những tên gọi như Laurasia, Gondwana, Rodinia và Pangaea, đôi khi chúng đều dựa trên các kết luận không mấy chắc chắn. Như George Gaylord Simpson nhận định trong cuốn Fossils and the History of Life [tạm dịch: Hóa thạch và lịch sử sự sống], các loài động thực vật của thế giới cổ đại có thói quen xuất hiện tùy tiện ở những nơi chúng không nên xuất hiện và vắng mặt ở những nơi lẽ ra chúng phải có mặt.
Phác thảo về Gondwana, siêu lục địa to lớn từng kết nối châu Úc, châu Phi, Nam Cực và Nam Mỹ chủ yếu dựa vào sự phân bố của một chi dương xỉ cổ đại có tên gọi Glossopteris, vốn đều được phát hiện ở những địa điểm thích hợp. Tuy vậy, rất lâu sau đó, Glossopteris cũng được phát hiện ở những phần khác của thế giới mà không hề có mối liên hệ nào với Gondwana. Những sai biệt nghiêm trọng kiểu này phần lớn đã – và vẫn đang – bị bỏ qua. Tương tự, một loài bò sát thuộc kỷ Trias có tên gọi lystrosaurus đã được tìm thấy ở khắp nơi từ Nam Cực cho tới châu Á, ủng hộ giả thuyết những lục địa này từng gắn liền với nhau. Song nó chưa bao giờ xuất hiện ở Nam Mỹ hay châu Úc, vốn được cho là từng thuộc cùng một lục địa.
Ngoài ra, có nhiều đặc điểm của bề mặt Trái Đất mà thuyết kiến tạo không thể lý giải. Ví dụ, ai cũng biết Denver cao hơn mực nước biển khoảng một dặm, nhưng nó mới được nâng lên độ cao này tương đối gần đây. Khi các loài khủng long chiếm lĩnh Trái Đất, Denver vẫn là một phần của một đáy đại dương nào đó, nghĩa là thấp hơn hiện nay hàng nghìn mét. Tuy vậy, các lớp đá phía dưới Denver lại không đứt gãy hay biến dạng trong khi lẽ ra nó phải như vậy nếu Denver từng được nâng lên bởi sự va chạm giữa các mảng; và dù thế nào, Denver cũng nằm quá xa các rìa mảng để có thể chịu ảnh hưởng từ sự vận động của chúng. Điều này giống như việc bạn đẩy một cạnh của tấm thảm thì khó mà nâng cao một nếp gấp ở phía đối diện. Qua hàng triệu năm, Denver ngày càng cao lên một cách bí ẩn. Điều tương tự cũng xảy ra với phần lớn miền nam châu Phi, một diện tích khoảng 1.600km chiều ngang của nó đã được nâng lên khoảng 500m trong vòng 100 triệu năm mà không liên quan gì tới hoạt động kiến tạo mảng. Trong khi đó, châu Úc đang có xu hướng nghiêng và chìm. Sau hàng trăm triệu năm, trong khi trôi dạt về phía châu Á, phần rìa của lục địa này đã chìm xuống khoảng 200m. Indonesia dường như cũng đang chìm dần và kéo theo cả Australia. Không có gì trong các lý thuyết kiến tạo mảng có thể lý giải được bất cứ hiện tượng nào trên đây.
Alfred Wegener không còn sống để thấy ngày các ý tưởng của mình được xác minh. Trong một chuyến thám hiểm tới Greenland vào năm 1930, ông đã khởi hành một mình vào sinh nhật lần thứ 50 và không bao giờ trở lại. Vài ngày sau đó, ông được tìm thấy đã chết cóng trong băng tuyết. Người ta chôn cất ông tại đây, và tới nay nơi này đã gần Bắc Mỹ hơn 1m so với ngày ông qua đời.
Einstein cũng không sống đủ lâu để thấy rằng mình đã sai lầm. Ông mất tại Princeton, New Jersey, vào năm 1955, trước cả khi cuốn sách nhạo báng thuyết lục địa trôi dạt của Charles Hapgood được xuất bản.
Một nhân vật quan trọng khác đối với sự hình thành của thuyết kiến tạo, Harry Hess, vẫn đang ở Princeton vào thời điểm này và đã dành phần sự nghiệp còn lại của mình ở đây. Một trong những học trò của ông chính là nhà khoa học trẻ xuất sắc Walter Alvarez, người sau này sẽ thay đổi thế giới khoa học theo một cách khác biệt.
Đối với bản thân ngành địa chất, các trận đại hồng thủy của nó chỉ mới bắt đầu, và chàng trai trẻ Alvarez chính là người đã nhấn nút khởi động quá trình này.
