Thuyết trôi dạt lục địa do nhà khí tượng học người Đức Alfred Wegener trình bày lần đầu trong một bài giảng tháng 1 năm 1912 và trong cuốn sách Nguồn gốc các lục địa và đại dương xuất bản năm 1915. Ông cho rằng các lục địa từng gom thành một khối rồi tách ra, trôi dần tới vị trí hiện nay. Phần lớn giới địa chất thời đó bác bỏ ý tưởng này, lý do chính là ông không đưa ra được một cơ chế đủ sức đẩy cả lục địa đi.
Wegener mất năm 1930 trên băng Greenland, khi thuyết của ông vẫn còn bị xem là sai. Phải tới thập niên 1950–1960, những dữ liệu mới về từ tính trong đá và về đáy đại dương mới biến ý tưởng của ông thành một phần của thuyết kiến tạo mảng. Câu chuyện này thường được kể như "thiên tài bị chối bỏ", nhưng thực tế thú vị hơn: giới phê bình có những lý lẽ hợp lý, Wegener đúng ở điều cốt lõi nhưng sai ở nhiều chi tiết, và cách khoa học đổi ý cũng đáng để học.
Wegener là ai: một nhà khí tượng bước sang địa chất
Alfred Wegener sinh năm 1880 ở Berlin. Ông được đào tạo về thiên văn và khí tượng, không phải địa chất. Thời trẻ ông nổi tiếng với các chuyến bay khinh khí cầu dài để nghiên cứu khí quyển, trong đó có chuyến bay cùng người anh Kurt kéo dài hơn hai ngày đêm, một kỷ lục thời đó. Ông cũng tham gia nhiều chuyến thám hiểm Greenland để đo đạc khí hậu vùng cực.
Chính cái nhìn của một người làm khí hậu đã giúp ông chú ý tới những điều mà nhiều nhà địa chất thời đó bỏ qua: tại sao có dấu băng hà ở nơi nay là nhiệt đới, tại sao có than đá ở vùng cực. Ông đọc rộng sang cổ sinh vật học, địa chất học, địa vật lý, và gom những quan sát rời rạc của nhiều ngành thành một lập luận chung.
Nhưng xuất thân "ngoài ngành" cũng là một bất lợi. Nhiều nhà địa chất xem ông như người khách lạ mang một ý tưởng quá lớn vào lĩnh vực mà ông không được đào tạo bài bản. Sự hoài nghi này không chỉ là định kiến: Wegener thực sự dùng một số dữ liệu chưa chắc, và cách ông bảo vệ lập luận đôi khi giống một luật sư gom chứng cứ hơn là một nhà khoa học cân nhắc giả thuyết đối lập.
Từ bờ biển ăn khớp đến cuốn sách năm 1915
Wegener không phải người đầu tiên thấy bờ biển hai bên Đại Tây Dương trông như ghép được. Nhà vẽ bản đồ người Flanders Abraham Ortelius đã nhận xét như vậy cuối thế kỷ 16; năm 1858 Antonio Snider-Pellegrini vẽ hai lục địa áp sát nhau; còn nhà địa chất Mỹ Frank Taylor cũng đề xuất các lục địa dịch chuyển vài năm trước Wegener. Điểm khác của Wegener là ông không dừng ở một nhận xét hình học mà dựng hẳn một thuyết có hệ thống.
Trong cuốn sách năm 1915 và các lần tái bản mở rộng sau đó, ông gom năm nhóm lý lẽ: hình dạng các lục địa ghép được; cùng loại hoá thạch ở hai bờ đại dương; cùng loại đá và cấu trúc núi tiếp nối qua đại dương; dấu vết khí hậu cổ như băng hà và than đá nằm "sai chỗ"; và các phép đo kinh độ cho thấy Greenland đang dịch xa khỏi châu Âu.
Ông gọi khối đất ban đầu là Pangaea và cho rằng nó bắt đầu tách ra trong Đại Trung sinh. Đến nay, sau hơn một thế kỷ, phần khung chính của bức tranh này vẫn đứng vững, dù các chi tiết về thời điểm, vị trí và đặc biệt là cơ chế đã thay đổi gần như hoàn toàn.
Vì sao phần lớn giới địa chất bác bỏ thuyết của Wegener
Không có cơ chế đủ mạnh. Wegener đề xuất các lực như lực "trốn cực" do Trái Đất quay và lực thuỷ triều để đẩy lục địa. Nhà địa vật lý người Anh Harold Jeffreys và những người khác tính ra các lực này yếu hơn hàng triệu lần so với mức cần thiết. Đây là phản bác có cơ sở, và nó đúng: cơ chế Wegener đưa ra quả thật sai.
Hình ảnh lục địa "cày" qua đáy biển khó tin. Wegener hình dung lục địa nhẹ trượt qua lớp đáy đại dương như tàu phá băng. Giới địa vật lý chỉ ra đáy đại dương rất cứng, không thể để lục địa cày qua mà không để lại dấu vết lớn. Về sau người ta hiểu rằng cả lục địa lẫn đáy biển cùng di chuyển như một phần của các mảng, nên phản bác này cũng có phần đúng.
Phép đo Greenland sai. Wegener dẫn các phép đo kinh độ cho thấy Greenland dịch chuyển tới hàng chục mét mỗi năm. Con số này lớn hơn thực tế khoảng một nghìn lần và nhanh chóng bị chứng minh là sai số đo, làm suy yếu uy tín của cả thuyết.
Có lời giải thích thay thế sẵn. Để giải thích hoá thạch giống nhau ở hai bờ, nhiều nhà địa chất dùng thuyết "cầu lục địa": những dải đất từng nối các lục địa rồi sụt xuống đáy biển. Lời giải này không cần lục địa di chuyển, và với hiểu biết thời đó về đáy biển còn rất ít, nó không dễ bị bác.
Khác biệt giữa các trường phái. Thuyết được nhiều nhà địa chất ở châu Âu lục địa và ở các nước phía nam bán cầu đón nhận cởi mở hơn, trong khi nhiều nhà địa chất ở Bắc Mỹ phản đối mạnh. Một hội nghị chuyên đề ở New York năm 1926 phần lớn quay lưng với ý tưởng này.
Wegener và Köppen: khí hậu cổ như một chiếc la bàn
Một phần ít được kể trong câu chuyện Wegener là mối cộng tác với nhà khí hậu học Wladimir Köppen, người đặt ra hệ thống phân loại khí hậu mà sách địa lý vẫn dùng tới nay. Wegener là con rể của Köppen. Năm 1924, hai người cùng viết một cuốn sách về khí hậu trong các thời kỳ địa chất, dùng sự phân bố của băng hà, than đá, đá muối, cồn cát cổ và rạn san hô để suy ra các đới khí hậu xưa nằm ở đâu.
Lập luận của họ đơn giản mà mạnh: các đới khí hậu luôn xếp theo vĩ độ, nóng ở xích đạo, khô ở vùng cận chí tuyến, lạnh ở hai cực. Nếu các dấu vết khí hậu cổ không xếp theo vĩ độ hiện nay, thì hoặc khí hậu đã vận hành theo luật khác, hoặc vị trí các lục địa, hay vị trí cực, đã khác. Đặt các lục địa về hình Pangaea, những dấu vết ấy xếp lại thành những dải hợp lý quanh một xích đạo và một cực cổ.
Cuốn sách cũng là một trong những tác phẩm sớm dùng đường cong bức xạ Mặt Trời của nhà toán học Serbia Milutin Milanković để giải thích các thời kỳ băng hà. Nói cách khác, Wegener không chỉ là "người nói lục địa trôi"; ông là một trong những người đầu tiên đọc khí hậu cổ như một chiếc la bàn để tìm vị trí cổ của đất liền, một cách làm mà ngành cổ khí hậu ngày nay vẫn dùng.
Những thập niên im lặng và những người vẫn giữ ngọn lửa
Wegener mất vào cuối năm 1930 trong chuyến thám hiểm Greenland, khi đang trên đường trở về từ một trạm quan trắc giữa băng. Thi thể ông được tìm thấy vào năm sau. Lúc đó thuyết trôi dạt lục địa đang ở thế yếu và nhiều người cho rằng nó sẽ chỉ còn là một ghi chú trong lịch sử khoa học.
Nhưng ý tưởng không chết hẳn. Nhà địa chất Nam Phi Alexander du Toit, người hiểu rất rõ các tầng đá ở Nam Phi và Nam Mỹ, đã thu thập thêm bằng chứng tầng đá tương ứng ở hai bờ và xuất bản cuốn Những lục địa lang thang của chúng ta năm 1937, đặt hai khối Gondwana và Laurasia vào trung tâm bức tranh. Nhà địa chất người Anh Arthur Holmes từ cuối thập niên 1920 đã đề xuất rằng các dòng đối lưu chậm chạp trong lớp phủ của Trái Đất có thể là động lực kéo lục địa, một ý tưởng gần với cách hiểu hiện đại hơn nhiều so với cơ chế của Wegener.
Bài học ở đây là một ý tưởng tốt có thể bị gác lại không phải vì nó sai, mà vì chưa có công cụ để kiểm chứng. Trong những năm giữa hai cuộc chiến tranh thế giới, khoa học chưa có cách nào khảo sát đáy đại dương trên diện rộng, và đó lại chính là nơi chứa lời giải.
Thập niên 1950–1960: dữ liệu mới lật ngược thế cờ
Sự trở lại của ý tưởng trôi dạt đến từ những ngành mà thời Wegener gần như chưa tồn tại. Các mốc dưới đây được trình bày ở góc lịch sử ý tưởng; cơ chế chi tiết thuộc về thuyết kiến tạo mảng:
- Thập niên 1950, cổ từ: các nhà nghiên cứu ở Anh đo từ tính lưu trong đá và dựng "đường đi biểu kiến của cực từ" cho từng lục địa. Đường của châu Âu và Bắc Mỹ không trùng nhau, nhưng trùng khít nếu khép Đại Tây Dương lại.
- Thập niên 1950, bản đồ đáy biển: Marie Tharp và Bruce Heezen dựng hình đáy Đại Tây Dương từ số liệu đo sâu và phát hiện một thung lũng tách giãn chạy dọc sống núi giữa đại dương.
- Năm 1962, Harry Hess: nhà địa chất Mỹ đề xuất đáy đại dương được sinh ra ở sống núi giữa đại dương và tách dần ra hai bên, ý tưởng về sau gọi là tách giãn đáy biển.
- Năm 1963, các sọc từ: Fred Vine và Drummond Matthews giải thích các dải từ tính đối xứng hai bên sống núi là bản ghi các lần đảo cực từ, một bằng chứng mạnh cho tách giãn đáy biển.
- Năm 1965: J. Tuzo Wilson mô tả các đứt gãy chuyển dạng; cùng năm, nhóm của Edward Bullard dùng máy tính ghép các lục địa quanh Đại Tây Dương theo mép thềm lục địa và cho kết quả khớp đáng kinh ngạc.
- Cuối thập niên 1960: các bài báo của nhiều nhóm hợp lại thành thuyết kiến tạo mảng hoàn chỉnh; trôi dạt lục địa trở thành một hệ quả của nó.
Chỉ trong khoảng một thập niên, quan điểm số đông của giới địa chất đảo chiều. Điều đáng chú ý là không phải lý lẽ cũ của Wegener thuyết phục được họ, mà là dữ liệu hoàn toàn mới từ đáy biển, đúng nơi mà các đối thủ của ông từng cho là bằng chứng chống lại thuyết trôi dạt.
Wegener đúng ở đâu, sai ở đâu
Nhìn lại bằng hiểu biết hiện nay, có thể chấm từng ý của Wegener một cách công bằng. Bảng dưới không nhằm hạ thấp hay tôn vinh ông, mà để thấy một thuyết lớn thường đúng ở khung và sai ở chi tiết:
| Ý của Wegener | Đánh giá hiện nay |
|---|---|
| Các lục địa từng gom thành một khối rồi tách ra. | Đúng ở điểm cốt lõi; Pangaea là một siêu lục địa có thật. |
| Bằng chứng hoá thạch, đá và khí hậu cổ ở hai bờ đại dương. | Đúng; đến nay vẫn là bằng chứng chuẩn trong sách giáo khoa. |
| Lục địa cày qua đáy đại dương. | Sai; lục địa và đáy biển cùng nằm trên các mảng di chuyển chung. |
| Động lực là lực trốn cực và lực thuỷ triều. | Sai; các lực này quá yếu. |
| Greenland dịch chuyển hàng chục mét mỗi năm. | Sai; tốc độ thật chỉ cỡ vài centimét mỗi năm. |
Câu chuyện Wegener vì thế là một ca kinh điển trong triết học khoa học. Nó cho thấy giới khoa học có lý do chính đáng để hoài nghi một thuyết thiếu cơ chế, nhưng cũng cho thấy cái giá của việc gạt bỏ cả một bộ bằng chứng chỉ vì chưa giải thích được nguyên nhân. Bằng chứng tốt đáng được giữ lại để chờ lời giải, ngay cả khi lời giải chưa tới.
Câu hỏi thường gặp
Thuyết trôi dạt lục địa và thuyết kiến tạo mảng khác nhau thế nào?
Trôi dạt lục địa nói rằng lục địa đã di chuyển. Kiến tạo mảng là thuyết rộng hơn, giải thích vì sao và bằng cách nào: lớp ngoài cứng của Trái Đất chia thành các mảng, cả lục địa lẫn đáy biển cùng dịch chuyển. Trôi dạt lục địa là một hệ quả của kiến tạo mảng.
Wegener có kịp thấy thuyết của mình được chấp nhận không?
Không. Ông mất năm 1930, khoảng ba thập niên trước khi dữ liệu đáy biển làm giới địa chất đổi ý. Khi đó, thuyết của ông vẫn bị đa số coi là sai, dù có một số người ủng hộ ở Nam Phi, Anh và châu Âu lục địa.
Vì sao người ta không tin bờ biển ăn khớp là đủ bằng chứng?
Vì sự khớp hình học có thể là trùng hợp, và đường bờ biển thay đổi theo mực nước biển, phù sa, xói lở. Chỉ khi ghép theo mép thềm lục địa dưới nước và kết hợp hoá thạch, đá, cổ từ thì lập luận mới thật sự mạnh.
Cuốn sách của Wegener có bản tiếng Việt không?
Chưa có thông tin chắc chắn về một bản dịch tiếng Việt đầy đủ. Bản dịch tiếng Anh từ ấn bản tiếng Đức năm 1929 được tái bản nhiều lần và là bản phổ biến nhất cho người muốn đọc nguyên văn lập luận của ông.
Có ai khác nghĩ ra thuyết trôi dạt cùng thời Wegener không?
Có. Nhà địa chất Mỹ Frank Taylor đề xuất các lục địa dịch chuyển gần như cùng thời, chủ yếu để giải thích các dãy núi. Nhưng Wegener là người dựng thành một thuyết có hệ thống với nhiều nhóm bằng chứng, nên tên ông gắn với ý tưởng này.
Câu chuyện Wegener dạy gì cho người làm nghiên cứu hôm nay?
Một thuyết cần cả bằng chứng lẫn cơ chế; thiếu cơ chế thì nên giữ bằng chứng lại và tiếp tục tìm. Đồng thời, người đưa ra ý tưởng lớn cần tách rõ phần chắc chắn khỏi phần suy đoán, vì một chi tiết sai như phép đo Greenland có thể kéo theo cả phần đúng bị nghi ngờ.
