Bằng chứng cho thấy các lục địa từng nối liền thuộc bốn nhóm chính: hình dạng mép lục địa ghép được với nhau; cùng loại hoá thạch như bò sát Mesosaurus hay cây Glossopteris ở những lục địa nay cách nhau cả đại dương; cùng loại đá và dãy núi tiếp nối qua đại dương; và dấu vết khí hậu cổ "sai chỗ" như băng hà ở Ấn Độ nhiệt đới hay than đá ở vùng cực.
Không bằng chứng nào trong số đó đủ sức thuyết phục một mình. Sức nặng nằm ở chỗ chúng chỉ về cùng một cách ghép các lục địa, dù được thu thập độc lập bởi những ngành khác nhau. Bài này đi qua từng nhóm, nói rõ mỗi bằng chứng mạnh ở đâu, yếu ở đâu, và vì sao giới địa chất ngày nay coi việc các lục địa từng nối liền là điều đã được xác lập vững chắc.
Bờ biển ăn khớp, và vì sao phải ghép theo mép dưới nước
Nhìn bản đồ thế giới, phần lồi ở đông bắc Brazil có vẻ lọt vào vịnh Guinea của châu Phi. Đây là quan sát đã được nhắc từ thế kỷ 16, nhưng nếu chỉ ghép theo đường bờ biển thì độ khớp không tốt: có chỗ hở rộng, có chỗ chồng lên nhau. Lý do là đường bờ biển không phải mép thật của lục địa. Nó thay đổi theo mực nước biển, theo phù sa bồi và theo sóng xói.
Mép thật của lục địa nằm dưới nước, ở chân thềm lục địa, nơi đáy biển dốc xuống sâu. Năm 1965, nhóm của nhà địa vật lý người Anh Edward Bullard dùng máy tính ghép các lục địa quanh Đại Tây Dương theo đường đẳng sâu khoảng một nghìn mét và nhận được một bản ghép khớp đến mức bất ngờ, chỗ hở hay chồng chỉ rộng vài chục kilômét ở phần lớn chiều dài.
Những chỗ chồng lên còn lại phần nhiều giải thích được. Ví dụ, châu thổ sông Niger ở Tây Phi được bồi đắp sau khi Đại Tây Dương mở, nên nó "thừa ra" khi ghép. Đây là một điểm quan trọng khi đánh giá bằng chứng: chỗ không khớp không tự động bác bỏ thuyết, nếu ta giải thích được vì sao nó không khớp bằng một quá trình độc lập.
Mesosaurus: con bò sát nhỏ không thể bơi qua đại dương
Nó là ai. Mesosaurus là một loài bò sát nhỏ, dài khoảng một mét, sống trong nước vào đầu kỷ Permi, khoảng 300–280 triệu năm trước. Nó có hàm dài với răng mảnh, có lẽ để lọc hoặc bắt sinh vật nhỏ.
Nó được tìm thấy ở đâu. Hoá thạch Mesosaurus tập trung ở miền nam châu Phi, như Nam Phi và Namibia, và ở miền nam Nam Mỹ, như nam Brazil và Uruguay, trong những tầng đá hình thành ở các vùng nước nông, khép kín, có lẽ là hồ hoặc vũng biển lợ. Nhiều mẫu còn nguyên bộ xương, có cả cá thể non, cho thấy chúng sống và sinh sản tại chỗ chứ không phải xác trôi dạt từ nơi khác tới.
Vì sao điều này có ý nghĩa. Một con vật nhỏ sống trong vùng nước nông như vậy khó có thể vượt qua hàng nghìn kilômét đại dương sâu. Nếu nó sống ở cả hai bờ, cách giải thích đơn giản nhất là hai vùng từng nằm sát nhau.
Giới hạn của bằng chứng. Một số nghiên cứu còn bàn về độ mặn của môi trường sống của Mesosaurus. Nhưng dù là nước ngọt hay nước lợ, việc nó chỉ xuất hiện ở hai vùng đúng chỗ ghép của Nam Mỹ và châu Phi vẫn rất khó giải thích nếu các lục địa đứng yên.
Glossopteris, Lystrosaurus, Cynognathus và các hoá thạch "chỉ đường"
Ngoài Mesosaurus, ba nhóm hoá thạch khác thường được dùng làm bằng chứng. Mỗi nhóm có phân bố riêng, và khi tô lên bản ghép Gondwana, chúng tạo thành những dải liền mạch:
| Hoá thạch | Là gì, thời gian khoảng | Tìm thấy ở | Ý nghĩa |
|---|---|---|---|
| Glossopteris | Thực vật có hạt, lá hình lưỡi, kỷ Permi | Nam Mỹ, châu Phi, Ấn Độ, Nam Cực, Australia | Một hệ thực vật xứ lạnh ôn đới phủ khắp các mảnh Gondwana |
| Lystrosaurus | Động vật dạng thú ăn cỏ, đầu kỷ Trias | Nam Phi, Ấn Độ, Nam Cực và nhiều nơi khác | Cho thấy Nam Cực từng nối với châu Phi và Ấn Độ |
| Cynognathus | Động vật dạng thú ăn thịt, kỷ Trias | Nam Mỹ và miền nam châu Phi | Một dải phân bố ngang qua Nam Đại Tây Dương ngày nay |
| Mesosaurus | Bò sát nước nhỏ, đầu kỷ Permi | Miền nam châu Phi và miền nam Nam Mỹ | Không thể vượt đại dương sâu |
Glossopteris có một câu chuyện đáng nhớ: hoá thạch của nó được tìm thấy ở Nam Cực trong mẫu đá do đoàn thám hiểm của Robert Falcon Scott mang theo trên đường trở về từ cực nam năm 1912. Còn hoá thạch Lystrosaurus được phát hiện ở Nam Cực vào cuối thập niên 1960, đúng lúc thuyết kiến tạo mảng đang được chấp nhận, như một xác nhận đến từ một ngành khác. Hạt Glossopteris khá lớn và nặng, khó bay theo gió qua đại dương, nên sự có mặt khắp nơi của nó cần một lời giải thích về đất liền nối liền.
Đá và dãy núi nối qua đại dương
Bằng chứng từ đá có lẽ thuyết phục giới địa chất nhiều hơn cả hoá thạch, vì nó khó bị giải thích bằng sự phát tán ngẫu nhiên. Dãy Appalachia ở miền đông Bắc Mỹ, các dãy núi cổ ở Ireland, Scotland và dãy núi chạy dọc bán đảo Scandinavia có cùng tuổi, cùng kiểu đá, cùng hướng uốn nếp. Khi khép Đại Tây Dương lại, chúng nối thành một đai núi liền.
Ở Nam Đại Tây Dương, các vùng đá nền cổ của Brazil và Tây Phi cũng ăn khớp: những khối đá tuổi trên 2 tỷ năm ở bờ bên này tiếp tục ở bờ bên kia, và ranh giới giữa khối cổ và khối trẻ hơn đi xuyên qua chỗ ghép như một đường kẻ liền. Nếu hai lục địa chỉ tình cờ có bờ biển giống nhau, khó có lý do gì để cả cấu trúc đá bên trong cũng tiếp nối đúng chỗ.
Tầng đá trầm tích cũng kể câu chuyện tương tự. Du Toit đã mô tả trình tự tầng đá ở Nam Phi và ở Brazil giống nhau từ dưới lên trên: tầng băng tích, tầng than chứa Glossopteris, tầng chứa bò sát, rồi tầng bazan phun trào. Một trình tự nhiều lớp giống nhau như vậy ở hai bờ đại dương là bằng chứng rất khó chối.
Dấu băng hà ở xứ nóng, than đá ở xứ lạnh
Ở Ấn Độ, châu Phi, Australia và Nam Mỹ có những tầng tilit, loại đá hỗn tạp gồm từ bột mịn tới tảng lớn do băng hà mang tới và bỏ lại, tuổi kỷ Than đá – Permi. Dưới chúng, mặt đá gốc bị cào thành những vết xước song song, cho biết hướng băng đã chảy. Ngày nay các vùng này phần lớn ở nhiệt đới và cận nhiệt đới, nơi khó tưởng tượng một tảng băng lục địa.
Điểm then chốt nằm ở hướng của các vết xước. Đặt các lục địa ở vị trí hiện nay, hướng băng chảy trông hỗn loạn, có chỗ như từ biển tràn lên đất liền. Ghép chúng lại thành Gondwana, các hướng xước toả ra từ một vùng trung tâm gần cực nam cổ, đúng như dấu vết của một chỏm băng lục địa duy nhất.
Ngược lại, ở Svalbard gần Bắc Cực và ở Nam Cực có than đá và hoá thạch thực vật của khí hậu ấm hơn nhiều. Than đá hình thành từ đầm lầy rừng rậm, không thể sinh ra dưới lớp băng. Những "dấu khí hậu sai chỗ" này chính là thứ đã thu hút Wegener, một nhà khí tượng, tới thuyết trôi dạt lục địa. Cần lưu ý rằng khí hậu toàn cầu cũng thay đổi theo thời gian, nên than đá ở vùng cực một mình chưa đủ chứng minh. Sức nặng đến từ việc đặt cả băng hà lẫn than đá vào cùng một bản ghép và thấy chúng xếp đúng theo các đới vĩ độ cổ.
Cổ từ: bằng chứng mà Wegener chưa có trong tay
Khi dung nham nguội đi hay khi hạt trầm tích lắng xuống, các khoáng vật chứa sắt trong đó có xu hướng định hướng theo từ trường Trái Đất lúc ấy và giữ lại hướng này như một chiếc la bàn hoá đá. Từ độ nghiêng của "la bàn" đó, các nhà nghiên cứu tính được đá đã hình thành ở vĩ độ bao nhiêu.
Thập niên 1950, các nhóm nghiên cứu ở Anh đo từ tính của đá nhiều tuổi khác nhau ở châu Âu và vẽ ra vị trí cực từ theo thời gian. Kết quả như thể cực từ đã "đi lang thang". Khi làm điều tương tự với đá Bắc Mỹ, họ được một đường đi khác, song song nhưng lệch. Hai lục địa không thể có hai cực từ khác nhau cùng lúc. Cách giải thích hợp lý là cực đứng yên tương đối, còn các lục địa đã di chuyển, và hai đường trùng nhau khi khép Đại Tây Dương lại đúng như bản ghép theo hình dạng.
Cổ từ có giới hạn: nó cho vĩ độ nhưng gần như không cho kinh độ, và đá có thể bị nung, bị biến đổi làm sai tín hiệu. Vì thế nó không thay thế hoá thạch hay đai núi, mà đứng cạnh chúng như một dòng bằng chứng độc lập, đo bằng máy chứ không bằng mắt nhìn hình dạng. Chính sự độc lập này làm nó có sức nặng lớn khi giới địa chất xem xét lại thuyết trôi dạt.
Cách đọc một bằng chứng cho đúng: năm câu hỏi kiểm tra
Khi gặp một bài báo hay video nói "hoá thạch này chứng minh lục địa từng nối liền", bạn có thể tự đặt năm câu hỏi sau, cũng là cách giới nghiên cứu cân nhắc bằng chứng:
- Sinh vật này có tự vượt biển được không? Chim, dơi, côn trùng bay, hạt nhẹ theo gió hay sinh vật bám vào bè gỗ trôi đều có thể phát tán xa; bằng chứng mạnh nhất đến từ sinh vật không có khả năng đó.
- Tuổi có khớp không? Hoá thạch ở hai bờ phải cùng thời và cùng thời điểm hai lục địa được cho là còn nối liền.
- Có lời giải thích thay thế nào không? Thời trước người ta dùng "cầu lục địa chìm"; ngày nay dữ liệu đáy biển cho thấy không có các cầu như vậy dưới Đại Tây Dương.
- Các bằng chứng độc lập có cùng chỉ một hướng không? Hoá thạch, đá, băng hà và cổ từ do những người khác nhau thu thập mà cùng cho một bản ghép là dấu hiệu rất mạnh.
- Chỗ không khớp có được giải thích không? Như châu thổ Niger thừa ra khi ghép: một chỗ lệch có lý do độc lập không làm yếu thuyết, còn chỗ lệch không lý giải được thì cần ghi nhận.
Theo tinh thần đó, bằng chứng cho Pangaea và Gondwana không nằm ở một hoá thạch "đinh" nào, mà ở sự hội tụ của nhiều dòng dữ liệu do những người khác nhau, bằng những phương pháp khác nhau thu thập.
Câu hỏi thường gặp
Hoá thạch Mesosaurus có ở Việt Nam không?
Không. Mesosaurus chỉ được biết ở miền nam châu Phi và miền nam Nam Mỹ. Việt Nam nằm trên các khối đã tách khỏi rìa bắc Gondwana từ rất sớm, nên hệ sinh vật kỷ Permi ở đây khác với vùng tâm Gondwana.
Thuyết cầu lục địa chìm bị bác bỏ như thế nào?
Khi khảo sát đáy biển phát triển, người ta thấy đáy đại dương làm bằng đá bazan đặc và trẻ, không có dấu vết của những dải đất lục địa bị sụt xuống giữa Nam Mỹ và châu Phi. Một lục địa nhẹ cũng khó chìm sâu hàng nghìn mét như thuyết này đòi hỏi.
Có hoá thạch nào ở cả Bắc Mỹ và châu Âu chứng minh hai lục địa từng nối liền không?
Có nhiều nhóm sinh vật cổ chung giữa hai vùng, nhưng bằng chứng mạnh ở bờ bắc Đại Tây Dương chủ yếu đến từ đá và đai núi cùng tuổi, cùng với dữ liệu cổ từ, hơn là một loài biểu tượng như Mesosaurus ở phía nam.
Học sinh có thể tự làm thí nghiệm nào để hiểu bằng chứng này?
Một cách đơn giản là cắt các lục địa từ hình in theo mép thềm lục địa, tô màu các vùng tìm thấy từng loại hoá thạch, rồi thử ghép. Học sinh sẽ thấy các vùng tô màu nối thành dải khi ghép đúng, và rời rạc khi để nguyên vị trí hiện nay.
Băng hà cổ ở châu Phi có liên quan đến Sahara không?
Có một liên hệ thú vị: ở vùng Sahara còn có dấu băng hà cổ hơn nữa, khoảng cuối kỷ Ordovic, khi phần đất đó nằm gần cực nam. Nghĩa là vùng sa mạc nóng nhất thế giới từng bị băng phủ, một ví dụ khác về lục địa thay đổi vị trí.
Có bằng chứng nào chống lại việc các lục địa từng nối liền không?
Ở mức khái quát thì hầu như không còn tranh luận. Tranh luận hiện nay nằm ở chi tiết: thời điểm chính xác các mảnh tách ra, vị trí một số khối nhỏ, và cách diễn giải một số phân bố sinh vật mà dữ liệu di truyền cho thấy có thể do phát tán qua biển.
