Kijk naar een wereldkaart en de bolle kust van Brazilië lijkt in de holte van de Golf van Guinee te passen. Dat viel cartografen al in de 16e eeuw op, onder wie Abraham Ortelius. Maar pas de Duitse meteoroloog Alfred Wegener (1880–1930) maakte er een wetenschappelijke theorie van, met bewijzen uit geologie, paleontologie en klimaatkunde. Het verhaal van continentale drift is ook een les in hoe wetenschap werkt: Wegener had grotendeels gelijk, maar werd een halve eeuw lang niet geloofd.
Wegeners theorie (1912)
In januari 1912 presenteerde Wegener zijn idee in Frankfurt; in 1915 verscheen zijn boek Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (Het ontstaan van de continenten en oceanen). Zijn kernbeweringen:
- Aan het eind van het Paleozoïcum vormden alle continenten één supercontinent, dat hij Pangea noemde (Grieks: ‘alle aarde’), omringd door één wereldoceaan, Panthalassa.
- Pangea is sinds het Mesozoïcum in stukken gebroken, en die stukken zijn uit elkaar gedreven tot de huidige continenten.
- Continenten zijn van lichter gesteente dan de oceaanbodem en ‘drijven’ er als het ware op (zie bouw van de aarde).
Het grote verschil met wat geologen toen dachten: zij gingen uit van vaste continenten, verbonden door ‘landbruggen’ die later in zee waren weggezakt. Zo verklaarden ze dezelfde fossielen op verschillende continenten. Wegener wees erop dat een weggezakte landbrug van licht continentaal gesteente natuurkundig onmogelijk is.
Wegeners bewijzen
| Bewijs | Wat zie je | Waarom het drift ondersteunt |
|---|---|---|
| Passende kustlijnen | Zuid-Amerika en Afrika passen als puzzelstukken; nog beter als je de rand van het continentaal plat (op ca. 1 000–2 000 m diepte) neemt | de continenten waren ooit één geheel |
| Fossielen | Mesosaurus (zoetwaterreptiel, Perm) in Brazilië en zuidelijk Afrika; Glossopteris (zaadvaren, Perm) in Zuid-Amerika, Afrika, India, Australië en Antarctica; Lystrosaurus (Trias) in Afrika, India en Antarctica | deze land- en zoetwaterorganismen konden geen oceaan oversteken |
| Gesteenten en gebergten | de Appalachen in Noord-Amerika sluiten aan op de Caledonische gebergten in Schotland en Scandinavië; gelijke gesteentelagen in Brazilië en West-Afrika | één gebergte, nu door de Atlantische Oceaan gescheiden |
| Gletsjersporen | sporen van landijs van ongeveer 300 miljoen jaar oud in zuidelijk Afrika, Zuid-Amerika, India en Australië, met krassen die vanuit de huidige oceanen lijken te komen | deze gebieden lagen samen dicht bij de zuidpool |
| Steenkool op Antarctica en Spitsbergen | steenkool ontstaat uit moerasbossen in een warm, nat klimaat | deze gebieden lagen vroeger veel dichter bij de evenaar |
Vooral de combinatie maakt het sterk. Eén passend kustlijntje kan toeval zijn; fossielen, gesteenten en klimaatsporen die allemaal op dezelfde reconstructie wijzen, zijn dat niet. Meer over hoe fossielen ontstaan en worden gedateerd lees je bij fossielen.
Waarom werd Wegener niet geloofd?
De meeste geologen, vooral in Noord-Amerika en Groot-Brittannië, wezen de theorie af. Het belangrijkste bezwaar was het mechanisme. Wegener dacht dat de continenten als ijsschotsen dwars door de oceaanbodem ploegden, voortgestuwd door de draaiing van de aarde en door getijdenkrachten. De Britse geofysicus Harold Jeffreys rekende voor dat die krachten veel te zwak zijn: ze zijn miljoenen keren kleiner dan nodig om gesteente opzij te duwen. En als continenten door de oceaanbodem zouden ploegen, zouden ze zelf aan de voorkant moeten verbrokkelen.
Daarin had de kritiek gelijk: Wegeners mechanisme klopte niet. In 1929 opperde Arthur Holmes al dat convectiestromen in de mantel de continenten zouden kunnen verplaatsen, maar ook dat idee kreeg weinig aandacht. Wegener overleed in november 1930 tijdens een expeditie op de ijskap van Groenland, zonder erkenning.
De doorbraak in de jaren 1960
Na de Tweede Wereldoorlog werd de oceaanbodem voor het eerst grootschalig in kaart gebracht, met sonar en magnetometers die oorspronkelijk voor onderzeebootjacht waren ontwikkeld. Wat men vond, gaf Wegener postuum gelijk:
- Paleomagnetisme. Gesteenten leggen bij hun ontstaan de richting van het aardmagnetisch veld vast, als kompasnaaldjes. Elk continent bleek een ander pad van de ‘oude noordpool’ te tonen. Die paden vallen alleen samen als je de continenten terugschuift naar Pangea.
- Mid-oceanische ruggen. Midden in de oceanen lopen tienduizenden kilometers lange onderzeese gebergten met een slenk in het midden en veel warmtestroom.
- Zeebodemspreiding. In 1962 stelde Harry Hess voor dat bij die ruggen voortdurend nieuwe oceaanbodem ontstaat, die naar weerszijden wegschuift en in diepzeetroggen weer de mantel in verdwijnt.
- Magnetische strepen. Vine en Matthews toonden in 1963 aan dat de oceaanbodem aan weerszijden van de rug spiegelsymmetrische strepen heeft van normaal en omgekeerd gemagnetiseerd basalt: een ‘bandrecorder’ van de ompolingen van het aardmagnetisch veld (zie magneetvelden).
- Ouderdom van de oceaanbodem. Diepzeeboringen vanaf 1968 bevestigden dat de bodem bij de rug het jongst is en naar de randen ouder wordt, tot maximaal ongeveer 200 miljoen jaar. Continenten zijn soms 4 miljard jaar oud: de oceaanbodem wordt steeds vernieuwd.
Rond 1967–1968 kwam alles samen in de theorie van de plaattektoniek. Het belangrijke verschil met Wegener: niet de continenten bewegen dóór de oceaanbodem, maar hele lithosfeerplaten, met continent en oceaanbodem samen, bewegen over de asthenosfeer. Continenten liften mee als passagiers op een plaat.
Vandaag meten satellieten (GPS) de beweging rechtstreeks. Rekenvoorbeeld: de Atlantische Oceaan wordt elk jaar ongeveer 2,5 cm breder. In een mensenleven van 80 jaar is dat 80 × 2,5 cm = 200 cm: Amsterdam en New York komen in jouw leven zo’n 2 meter verder uit elkaar te liggen. Over 100 miljoen jaar is het 100 · 10⁶ × 2,5 cm = 2,5 · 10⁸ cm = 2 500 km.
Tijdlijn: van Rodinia via Pangea naar nu
Pangea was niet het eerste supercontinent. Continenten komen ongeveer elke 400 tot 600 miljoen jaar samen en vallen weer uiteen: de supercontinentcyclus. De oceaan die zich daarbij opent en weer sluit, heet de Wilsoncyclus.
| Wanneer | Gebeurtenis |
|---|---|
| ca. 1 miljard jaar geleden | supercontinent Rodinia; valt rond 750 miljoen jaar geleden uiteen |
| ca. 500 – 400 mln jaar | het grote zuidelijke continent Gondwana (Zuid-Amerika, Afrika, India, Antarctica, Australië) en kleinere noordelijke continenten; de Iapetusoceaan sluit en de Caledonische gebergten ontstaan |
| ca. 335 mln jaar | Gondwana botst met het noordelijke continent: Pangea is gevormd. Bij die botsing worden onder meer de Ardennen geplooid |
| ca. 250 mln jaar | Pangea op zijn grootst, van pool tot pool, omringd door Panthalassa |
| ca. 200 – 175 mln jaar | Pangea scheurt open; de centrale Atlantische Oceaan opent zich tussen Noord-Amerika en Afrika. Er ontstaan een noordelijk deel (Laurazië) en een zuidelijk deel (Gondwana) |
| ca. 130 – 100 mln jaar | Zuid-Amerika en Afrika gaan uit elkaar: de Zuid-Atlantische Oceaan ontstaat. India maakt zich los en drijft naar het noorden |
| ca. 50 mln jaar | India botst met Azië: de Himalaya begint te rijzen. Australië maakt zich los van Antarctica |
| ca. 3 mln jaar | de landengte van Panama sluit; Noord- en Zuid-Amerika zijn verbonden, wat zeestromen en klimaat verandert |
| over ca. 200 – 250 mln jaar | volgens modellen een nieuw supercontinent; welke vorm (zoals ‘Pangea Ultima’ of ‘Amasia’) hangt af van welke oceaan zich sluit |
De positie van de continenten bepaalt mee het klimaat op aarde: via zeestromen, de hoeveelheid land bij de polen en gebergten die de luchtstroming blokkeren. Zo hielp het afsluiten van Antarctica door een koude ringstroom bij het ontstaan van de Antarctische ijskap (zie zeestromen en ijstijden). Ook de evolutie werd erdoor gestuurd: na het uiteenvallen van Pangea ontwikkelden dieren en planten zich op elk continent apart, wat bijvoorbeeld de buideldieren van Australië verklaart (zie soortvorming).
Waar lag Nederland op Pangea?
Ook het stukje korst waarop Nederland en België liggen, heeft een flinke reis achter de rug. Je kunt die reis aflezen aan de gesteenten in onze ondergrond:
- Carboon (ca. 300 miljoen jaar geleden): onze regio lag vlak bij de evenaar. In tropische moerasbossen hoopten plantenresten zich op, die later de steenkool van Limburg en de Kempen werden.
- Perm (ca. 270 miljoen jaar geleden): midden op het droge binnenland van Pangea, ten noorden van de evenaar, lag een woestijn. Het duinzand daarvan werd de zandsteen waarin later het Groningse aardgas terechtkwam. Daarna liep een binnenzee herhaaldelijk vol en droogde ze uit: zo ontstonden de dikke zoutlagen in het noorden en oosten van Nederland.
- Krijt (ca. 70 miljoen jaar geleden): een warme, ondiepe zee bedekte grote delen van Europa. Daarin ontstond de kalksteen van Zuid-Limburg, met fossielen van de mosasaurus.
- Nu: Nederland ligt op ongeveer 52° noorderbreedte en schuift nog steeds met de Euraziatische plaat mee, met een à twee centimeter per jaar naar het noordoosten.
Dat steenkool, woestijnzand en tropische kalk onder een land met een gematigd zeeklimaat liggen, is dus geen raadsel maar een direct gevolg van continentale drift: niet het klimaat ter plekke veranderde zo sterk, de plek zelf verhuisde.
Veelgestelde vragen
Wat is continentale drift?
Continentale drift is het langzaam verschuiven van de continenten over het aardoppervlak, met enkele centimeters per jaar. Alfred Wegener stelde in 1912 voor dat alle continenten ooit samen het supercontinent Pangea vormden en daarna uit elkaar zijn gedreven.
Welke bewijzen had Wegener voor continentale drift?
Passende kustlijnen van Zuid-Amerika en Afrika, dezelfde fossielen op verschillende continenten (Mesosaurus, Glossopteris, Lystrosaurus), doorlopende gesteenten en gebergten aan weerszijden van de Atlantische Oceaan, en sporen van landijs en steenkool op plekken met nu een heel ander klimaat.
Waarom werd Wegeners theorie eerst afgewezen?
Omdat hij geen overtuigend mechanisme had. Hij dacht dat continenten door de oceaanbodem ploegden, gedreven door de draaiing van de aarde en getijden, maar die krachten zijn veel te zwak. Pas zeebodemspreiding en plaattektoniek in de jaren 1960 gaven het juiste mechanisme.
Wanneer bestond Pangea?
Pangea ontstond ongeveer 335 miljoen jaar geleden en was op zijn grootst rond 250 miljoen jaar geleden. Vanaf ongeveer 200 miljoen jaar geleden viel het uiteen, eerst in Laurazië in het noorden en Gondwana in het zuiden.
Wat is het verschil tussen continentale drift en plaattektoniek?
Continentale drift beschrijft alleen dat continenten bewegen. Plaattektoniek is de volledige theorie: de lithosfeer bestaat uit platen met oceaanbodem en continenten die samen bewegen, met nieuwe oceaanbodem bij mid-oceanische ruggen en subductie in diepzeetroggen.
Hoe snel bewegen de continenten nu?
Meestal 1 tot 10 cm per jaar. De Atlantische Oceaan wordt ongeveer 2,5 cm per jaar breder; Europa en Noord-Amerika komen in een mensenleven zo’n 2 meter verder uit elkaar te liggen.