Mały samolot zbaczał w prawo. Z mojego miejsca na lewej burcie mogłem zobaczyć jego cień przecinający lód. Narty sprawiały, że wyglądał jak kaczka podchodząca do lądowania na wodzie, z wyciągniętymi w górę pajęczymi stopami. Gdy pilot wyrównał samolot, moim oczom ukazał się ogromny klif, którego ciemnobrązowe skały ostro kontrastowały z nieskazitelną bielą lodu i śniegu, który niknął aż po horyzont.

Stromo nachylone warstwy prekambryjskiego piaskowca zostały zniekształcone przez fałdy koncertujące. Zrobiłem kilka zdjęć. Gdy okrążyliśmy klif, pojawiło się kolejne. Na piaskowcu spoczywała cienka warstwa skały, prawie tak białej jak tło: wapień kambryjski. „Fascynujące” – pomyślałem, podnosząc ponownie aparat. „Podstawowa geologia jest tu bardzo podobna do tej z zachodniej części Ameryki Północnej.”

Moi koledzy i ja przybyliśmy w Góry Pensacola na Antarktydzie, aby zbadać, jak dwa geologiczne poddziały – Wschód i Zachód – lodowego kontynentu odnoszą się do siebie. Antarktyda Wschodnia jest starą prekambryjską tarczą leżącą na południe od Australii, Indii i Afryki; Antarktyda Zachodnia jest częścią geologicznie młodego i aktywnego wulkanicznego „pierścienia ognia”, który otacza Ocean Spokojny. Wypiętrzona krawędź tarczy Antarktydy Wschodniej spotyka się z Antarktydą Zachodnią wzdłuż Gór Transantarktycznych, których Pensacolowie tworzą północne przedłużenie.

To była długa podróż w dół: 14 godzin z Los Angeles do Nowej Zelandii w komercyjnym odrzutowcu, 10 godzin z Nowej Zelandii do stacji McMurdo na Antarktydzie w wyposażonym w narty transporcie Hercules i wreszcie pięć godzin przez kontynent do Gór Pensacola, omijając po drodze Biegun Południowy. Teraz, po założeniu naszego obozu bazowego, byliśmy wreszcie w górach przy południowym brzegu tego samego oceanu, który oblewa plaże Los Angeles.

Musieliśmy jednak jeszcze dostać się do skał. Na Antarktydzie takie wyprawy wymagają czasu. Wybrawszy możliwe wolne od szczelin miejsce lądowania, nasz pilot sprowadził Twin Ottera na dół na „przeciąganie nart”. Oznacza to, że obciążył podwozie, ale utrzymał prędkość wystarczającą do ponownego startu. Krążyliśmy i dokładnie oglądaliśmy te ślady. Szczeliny mogą być ukryte pod śniegiem, ale tutaj nie było żadnych widocznych oznak niebieskich pęknięć. Po ponownym okrążeniu wylądowaliśmy i zatrzymaliśmy się szybko, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo uderzenia w szorstki lód pod śniegiem. Mimo to lądowanie było wyboiste, choć samolot doznał tylko powierzchownych uszkodzeń. Zebraliśmy się razem dla bezpieczeństwa i zaczęliśmy iść przez nawiewany przez wiatr śnieg do podstawy klifu, zostawiając naszego zaniepokojonego pilota, by zbadał samolot.

Skamieniałe tropy
Granica między dwoma typami skał odsłoniętych w Górach Pensacola jest jedną z najbardziej fundamentalnych w historii Ziemi. Po narodzinach planety 4,5 miliarda lat temu nastąpił trwający cztery miliardy lat przedział czasu znany jako prekambryjski. Pod koniec tej ery – około 750 milionów lat temu, gdy rozwijały się pierwsze wielokomórkowe stworzenia o miękkich ciałach – osadzały się brązowe piaskowce z formacji Patuxent, którą właśnie widzieliśmy. Warstwy te zostały ułożone w dolinie ryftowej, która otworzyła się w obrębie tarczy kontynentalnej. W miarę pogłębiania się szczeliny rzeki wlewały się do niej, zrzucając swoje zerodowane gleby na dno doliny.

Około 540 milionów lat temu eksplozja wielokomórkowego życia zwierzęcego zapoczątkowała okres kambryjski. Niezliczone stożkowate szkielety stworzenia Archaeocyatha zebrały się w płytkich morzach, które wysunęły się ponad piaskowiec. Utworzyły one rafę wzdłuż krawędzi Antarktydy Wschodniej, która ostatecznie została przekształcona w wapień. (Czapa formacji Patuxent nosi nazwę wapienia Nelsona.) Ponieważ Archaeocyatha była zwierzęciem ciepłowodnym, to, co obecnie stanowi zachodni skraj tarczy Antarktydy Wschodniej, musiało znajdować się w szerokościach tropikalnych w okresie kambru.

Wydarzenie ryftowe, które doprowadziło do osadzenia piaskowców Patuxent, odzwierciedla oddzielenie Antarktydy Wschodniej od jakiejś innej kontynentalnej masy lądowej. Rozwarstwienie to otworzyło basen Oceanu Spokojnego około 750 milionów lat temu. (Następnie skały iglaste z wulkanów wyspowych i materiał zeskrobany z dna subdukującego się oceanu przylgnął do Antarktydy Wschodniej, tworząc Antarktydę Zachodnią). To rozszczepienie nastąpiło na długo przed uformowaniem się superkontynentu Pangaea, od którego oderwały się obecne kontynenty. Pangaea została złożona dopiero pod koniec ery paleozoicznej, około 250 milionów lat temu. Zaczęła się rozpadać w okresie jurajskim ery mezozoicznej, około 170 milionów lat temu, tworząc Atlantyk i inne młode baseny oceaniczne.

Podążając grzbietem w kierunku szczytu klifu, zobaczyliśmy, że najniższe warstwy kambryjskie, leżące poniżej wapienia, zbudowane są z różowego zlepieńca i gruboziarnistych piaskowców. W miarę jak morze posuwało się naprzód przez pogłębiający się ryft i obniżający się brzeg, rozdrobniło prekambryjskie skały na głazy, kamyki i ziarna piasku. W miarę wspinaczki osady stawały się coraz bardziej drobnoziarniste, a piaskowce kwarcowe znajdujące się bezpośrednio pod wapieniami Nelsona wyglądały jak starzy przyjaciele. Były one pełne pionowych nor robaków znanych jako Skolithus.

Rurki te są jedynymi śladami po starożytnych filtratorach, które pobierały składniki odżywcze z osadów i pozostawiały gliniasty osad wokół swoich nor. „Zupełnie jak w zachodniej Ameryce Północnej” – zauważyłem na głos – „ale potem także jak w skałach Durness w północno-zachodniej Szkocji”. Rzeczywiście, warstwy zdeponowane przez wodę morską, która 540 milionów lat temu pokryła większość kontynentów – jak pokazuje obecność kambryjskich wybrzeży morskich w takich miejscach jak Wisconsin – są zadziwiająco podobne na wszystkich kontynentach.

Pasujące góry…
Nie ma to jak osobiste doświadczenie ze skałami, jednakże, aby uruchomić myślenie geologa. Moje pierwsze wrażenia z Gór Transantarktycznych w 1987 r. zrodziły pytanie, które pozostało blisko czoła mojego umysłu: Czy kontynentem, od którego oddzieliła się Antarktyda pod koniec prekambru mogła być zachodnia Ameryka Północna? Czy też ich marginesy w tym odległym czasie znajdowały się jedynie w podobnych środowiskach po obu stronach jeszcze bardziej starożytnego basenu Oceanu Spokojnego?

Odpowiedź ma daleko idące implikacje. Globalna paleogeografia tamtych czasów („paleo” to przedrostek, którego geolodzy używają do określenia „historyczny”) jest obecnie zagadką. Wiedza o tym, jak rozmieszczone były kontynenty, mogłaby dostarczyć wskazówek na temat ogromnych zmian środowiskowych, które poprzedzały okres kambryjski. Późno w czasach prekambryjskich było kilka epok lodowcowych, a chemia oceanów i, przypuszczalnie, atmosfery bardzo się zmieniła. Wielokomórkowe zwierzęta ewoluowały, zwiastując biologiczną obfitość, która obejmowała odległych przodków kręgowców, a więc i ludzi.

Jasno widać, że trudno jest odwzorować z dużą pewnością geografię starożytnych czasów na dynamicznej planecie z kontynentami, które się przemieszczają. Alfred Wegener i inni pionierzy teorii dryfu kontynentalnego zauważyli, że kilka północnych i południowoamerykańskich pasm górskich ściętych na marginesach Atlantyku zgrabnie łączy się przez ocean z pasmami górskimi w Europie i Afryce. Obecnie dane magnetyczne i zdjęcia satelitarne dna oceanu ukazujące pęknięcia – wyglądające raczej jak tory kolejowe, wzdłuż których kontynenty rozsuwały się – pozwalają nam bardzo dokładnie zrekonstruować superkontynent Pangaea.

Liczba dowodów wskazuje, że Pangaea nie była pierwotną konfiguracją kontynentów. Kiedy skały żelazonośne krzepną z lawy, stają się namagnesowane w kierunku ziemskiego pola magnetycznego. Magnetyzacja skał, które zastygły z przedmezozoicznej lawy jest zupełnie inna w Ameryce Północnej i Afryce, co sugeruje, że we wcześniejszej epoce kontynenty te poruszały się oddzielnie. Skały wulkaniczne, które były fragmentami dawnego dna oceanicznego, znaleziono również w pasmach górskich Pangaea, takich jak pas Famatinian (Argentyna), pas Mozambiku (Afryka) i starsze Appalachy. Te wczesnopaleozoiczne i prekambryjskie ophiolity – jak nazywane są te skały – dowodzą, że dawne baseny oceaniczne zamknęły się, gdy superkontynent się połączył. Uderzony w latach sześćdziesiątych obecnością wczesnopaleozoicznych ophiolitów w Appalachach prowincji nadmorskich w Kanadzie, obdarzony wyobraźnią kanadyjski geofizyk J. Tuzo Wilson zapytał: „Czy Ocean Atlantycki otworzył się, zamknął, a potem ponownie otworzył?”

W rekonstrukcji konfiguracji kontynentalnych sprzed Pangaea nie pomagają nam dna oceanów. Chociaż basen Oceanu Spokojnego już istniał, dno oceanu o tak dawnych rozmiarach zostało dawno wepchnięte pod kontynenty graniczące z tym basenem. Geolodzy nie dysponują zatem oceaniczną „mapą kolejową” dryfu kontynentów przed Pangaea. Musimy oprzeć się na dowodach z samych kontynentów, tak jak to zrobił Wegener, próbując zrekonstruować Pangaeę przed nowoczesną oceanografią i satelitami.

…i marginesy
W obrębie Pangaei istnieją pewne starożytne marginesy kontynentalne, które nie mają oczywistych odpowiedników. Pacyficzne marginesy Ameryki Północnej i Południowej, Antarktydy i Australii zostały uformowane pod koniec prekambru, między 750 a 550 milionów lat temu. Appalachijski margines Laurentii – pierwotnej tarczy Ameryki Północnej – również oderwał się od innego kontynentu w tym czasie. Odkąd Wilson zadał swoje słynne pytanie, zwykle przyjmuje się, że odpowiednikiem tego marginesu była zachodnia Europa i północno-zachodnia Afryka. Nie ma jednak mocnych dowodów na takie zestawienie.

W 1989 roku poprowadziłem kolejną wyprawę na Antarktydę, w ramach Międzynarodowego Kongresu Geologicznego, którego gospodarzem były Stany Zjednoczone. Celem wyprawy była pomoc we wprowadzeniu geologii Antarktydy – długo będącej prywatną domeną bardzo małej grupy szczególnie wytrzymałych dusz (nawet wśród geologów) – do głównego nurtu globalnej nauki o Ziemi. Uczestniczyli w niej różni eksperci od Himalajów, Alp Europejskich, Appalachów, Gór Skalistych i wielu innych regionów.

Już wkrótce potem jeden z tych naukowców, Eldridge M. Moores, przeglądał bibliotekę Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, kiedy natknął się na krótki artykuł Richarda T. Bella i Charlesa W. Jeffersona z Geological Survey of Canada. Zwrócili oni uwagę na podobieństwa między prekambryjskimi warstwami w zachodniej Kanadzie i wschodniej Australii i doszli do wniosku, że pacyficzne krawędzie Kanady i Australii mogły być zestawione ze sobą. Uwrażliwiony swoją niedawną podróżą, Moores zdał sobie sprawę, że sugerowałoby to, iż pacyficzne krawędzie USA i Antarktydy były ze sobą zestawione, co było podobną myślą do mojej. Po kilku szybkich poszukiwaniach w bibliotece, wysłał mi mapę podkreślającą strukturalne podobieństwa we wnętrzach tarcz Laurentian i Antarktydy Wschodniej. „Czy to szaleństwo?” zapytał.

Podobieństwa w wewnętrznych strukturach przemieszczonych kontynentów mogą być mocnym dowodem na dawne zestawienie. Moores zwrócił szczególną uwagę na raport cytujący, że wzdłuż Gór Transantarktycznych – w miejscu zwanym Shackleton Range (od nazwiska słynnego brytyjskiego odkrywcy Sir Ernesta Shackletona) – leżą skały podobne w wieku i charakterze do tych, które znajdują się pod znaczną częścią Nowego Meksyku i Arizony. Wskazał on również, że liczące około miliarda lat skały, takie jak te charakteryzujące prowincję Grenville – wiekowe pasmo skał biegnące wzdłuż wschodniego i południowego skraju Ameryki Północnej, od Labradoru do Teksasu – zostały znalezione w pobliżu jednego z brzegów Antarktydy. Nazwał on swoją hipotezę – pomysł, że kontynenty zostały zestawione ze sobą – SWEAT, od Southwest U.S.East Antarctica.

Podekscytowany możliwością, że moje pytanie może w końcu doczekać się odpowiedzi, odtworzyłem rekonstrukcję Mooressa przy użyciu oprogramowania PLATES w naszym instytucie na Uniwersytecie Teksańskim w Austin. Program ten pozwala nam grupować fragmenty kontynentów i przesuwać je po kuli ziemskiej z geometryczną precyzją. Niedługo później wraz z moją koleżanką Lisą M. Gahagan rozwialiśmy wszelkie wątpliwości co do dopasowania granic: skala i ogólny kształt dwóch starych krawędzi ryftowych były rzeczywiście zgodne. Co więcej, granica między skałami Grenville z Teksasu a starszymi skałami z Arizony i Nowego Meksyku przebiegała na Antarktydzie – dokładnie tam, gdzie wiedziałem, że podobna granica przebiega pod lodem, między pasmem Shackletona a małymi wychodniami skalnymi wzdłuż zamarzniętych brzegów Morza Weddella. Wyglądało to tak, jakby skały tuż pod moimi stopami, te, które tworzą wypiętrzenie Llano w Teksasie i z których zbudowano teksański Kapitol Stanowy, pojawiały się ponownie elektronicznie na Antarktydzie!

Jeśli zachodnia krawędź Ameryki Północnej była połączona ze Wschodnią Antarktydą i Australią, to jakiś inny kontynent musiał oderwać się od marginesu Appalachów. Paul F. Hoffman, obecnie pracujący na Uniwersytecie Harvarda, i ja zasugerowaliśmy, że wschodnia strona północnoamerykańskiej tarczy Laurentian została zaklinowana przed prekambryjskimi tarczami Ameryki Południowej, znanymi jako Amazonia i Rio de la Plata. Manipulując trzema tarczami na ekranie komputera, przyszło mi do głowy, że labradorsko-grenlandzki występ Laurentii mógł powstać w zagłębieniu południowoamerykańskiego marginesu między Chile a południowym Peru, często określanym jako embrion Arica. Uważa się, że zarówno cypel, jak i wgłębienie pochodzą z późnego prekambru. Ale chociaż są tej samej wielkości i ogólnego kształtu, zostały one znacznie zmodyfikowane, gdy Appalachy i łańcuchy górskie Andów wzrosły. Nie należy się więc spodziewać dokładnego geometrycznego dopasowania.

Krystaliczna zagadka
Moja SUGESTIA dostarcza możliwego wyjaśnienia dla długoletniej zagadki andyjskiej geologii. Wzdłuż skądinąd młodego i aktywnego peruwiańskiego marginesu znajdują się liczące 1,9 miliarda lat skały krystaliczne. Hardolph A. Wasteneys, pracujący wówczas w Royal Ontario Museum, datował kryształy cyrkonu z masywu Arequipa, wzdłuż wybrzeża południowego Peru. Wykazał on, że skały te były silnie zmetamorfizowane podczas formowania się północnoamerykańskich Gór Grenville’a, 1,3 mld do 0,9 mld lat temu. Mogą one zatem stanowić kontynuację prowincji Grenville we wschodniej i południowej Ameryce Północnej w Ameryce Południowej.

Hipoteza o południowoamerykańskim połączeniu wschodniego marginesu Laurentii nieoczekiwanie zatoczyła koło w mojej karierze. Dorastałem w Szkocji i na jej skałach wyrzynałem swoje geologiczne zęby. Północno-zachodnia Szkocja i zatopiony Płaskowyż Rockall – na zachodnim skraju Wysp Brytyjskich – pozostały częścią Ameryki Północnej do czasu, gdy basen północnoatlantycki prawie się otworzył. Szkocja znajdowała się na wierzchołku cypla Labrador-Greenland. Skały Wyżyny Szkockiej, które badałem w ramach studiów doktoranckich w latach 60-tych XX wieku, zagnieżdżone (elektronicznie) w wgłębieniu Arica, wydają się być kontynuacją równie starych skał Peru i Boliwii. Biorąc pod uwagę, jak dobrze zbadane są szkockie wyżyny, mogą one dostarczyć krytycznych testów dla dawnego połączenia Ameryki Północnej z Ameryką Południową.

Zakładając hipotezę SWEAT i połączenie panamerykańskie, możemy spróbować zrekonstruować globalną dystrybucję kontynentów i oceanów w późnym prekambrze. Większość geologów uważa, że względne obszary zajmowane przez kontynenty i baseny oceaniczne nie zmieniły się od późnego prekambru. Jeśli zatem Antarktyda, Australia, Ameryka Północna i fragmenty Ameryki Południowej połączyły się w jeden przedpangejski superkontynent, obecnie nazywany Rodinią, to gdzie indziej musiały istnieć ogromne oceany. Relikty ostiolitowe uchwycone w obrębie kontynentów wskazują, że oceany te leżały między Indiami a dzisiejszą Afryką Wschodnią (Ocean Mozambicki) oraz w obrębie Afryki i Ameryki Południowej (odpowiednio Ocean Panafrykański i Ocean Brazylijski).

Między około 750 mln a 550 mln lat temu te baseny oceaniczne uległy zniszczeniu, a wszystkie prekambryjskie jądra Afryki, Australii, Antarktydy, Ameryki Południowej i Indii połączyły się w superkontynent Gondwanę. To właśnie w tym przedziale czasowym pomiędzy Laurentią a lądolodem Wschodnioantarktyczno-Australijskim otworzył się basen Oceanu Spokojnego. Datowanie izotopowe skał wulkanicznych w Nowej Fundlandii pokazuje, że basen oceaniczny między Laurentią a Ameryką Południową otworzył się dopiero na początku kambru. Ameryka Północna mogła zatem wyodrębnić się w dwuetapowym procesie.

Odbudowa podróży Ameryki Północnej wymaga istotnej informacji: namagnesowania starożytnych skał. Takie dane pozwalają geologom określić szerokość geograficzną i orientację skał w momencie ich formowania. Ponieważ jednak pole magnetyczne Ziemi jest osiowo symetryczne, pomiary paleomagnetyczne nie mogą nam powiedzieć o pierwotnej długości geograficznej skał. Na przykład dzisiejsza lawa z Islandii i Hawajów mogłaby ujawnić geologowi za 100 milionów lat szerokości geograficzne i orientację tych wysp, ale nie ich ogromną różnicę w długości geograficznej. Nie byłoby oczywiste, że wyspy są w różnych oceanów.

Tradycyjne rekonstrukcje Laurentia zawsze umieścić jego Appalachian margines naprzeciwko północno-zachodniej Afryki w epoce paleozoicznej. Postanowiłem inaczej nakreślić relację Ameryki Północnej do Gondwany, wykorzystując fakt, że długość geograficzna kontynentu nie jest ograniczona danymi paleomagnetycznymi. Okazało się, że Ameryka Północna mogła w paleozoiku wykonać coś, co jeden z moich studentów nazwał „biegiem dookoła Ameryki Południowej”, zaczynając od Antarktydy.

Gdy Luis H. Dalla Salda, Carlos A. Cingolani i Ricardo Varela z Uniwersytetu La Plata w Argentynie zobaczyli szkic biegu dookoła, bardzo się ucieszyli. Niedawno zaproponowali, że paleozoiczny pas górski, którego korzenie odsłaniają się w Andach w północnej Argentynie, mógł powstać, gdy inny kontynent zderzył się z Gondwaną. Co więcej, na zachodnim skraju tego famatyńskiego pasa znajdują się kambryjskie i dolnoordowickie wapienie (liczące od 545 do 490 mln lat) zawierające trylobity charakterystyczne dla Ameryki Północnej. Być może, rozumowali, jest to „geologiczna wizytówka” pozostawiona po zderzeniu Ameryki Północnej z Ameryką Południową w okresie ordowiku, 450 milionów lat temu.

Wygląda na to, że po oderwaniu się od Ameryki Południowej pod koniec prekambru, Ameryka Północna odsunęła się dość daleko. Podczas okresu kambryjskiego, kiedy Gondwana przechodziła zlodowacenie, Ameryka Północna była równikowa. Dno oceanu zostało następnie podporządkowane południowoamerykańskiemu kraterowi, a Ameryka Północna i Południowa zderzyły się ponownie w ordowiku. Sądzimy, że starsza część Appalachów, która kończy się gwałtownie w Georgii, była niegdyś ciągła z argentyńskim pasem famatyńskim. Ta konstrukcja umieszcza Waszyngton, D.C., blisko Limy, Peru, w połowie ordowiku.

Koniec biegu
Po kolizji w ordowiku kontynenty znów się rozdzieliły, najwyraźniej pozostawiając północnoamerykańskie wapienie z charakterystycznymi trylobitami w północno-zachodniej Argentynie. Moi argentyńscy koledzy i ja zasugerowaliśmy, że skały te oderwały się od ancestralnej Zatoki Meksykańskiej, znanej jako embayment Ouachita. Bloki przeniesione przez andyjskie wulkany spod wapieni zostały niedawno datowane na około miliard lat, podobnie jak te z prowincji Grenville, które prawdopodobnie zajęły embayment.

Możliwe jest, że kontynenty północno- i południowoamerykańskie oddziaływały na siebie ponownie, zanim Ameryka Północna ostatecznie zderzyła się z północno-zachodnią Afryką, aby zakończyć Pangaea. Francuscy geolodzy badający paleozoiczne skały osadowe w peruwiańskich Andach stwierdzili, że są one zbudowane z gruzu, który musiał erodować z sąsiedniego lądu. Przypuszczali, że kontynent ten, zajmujący obszar obecnie pokryty Oceanem Spokojnym, był przedłużeniem masywu Arequipa w Peru.

Mogła to być jednak Ameryka Północna. Jak zauważył Heinrich Bahlburg z Uniwersytetu w Heidelbergu w Niemczech, starożytna fauna ciepłowodna Ameryki Północnej miesza się z zimnowodną fauną południowej Afryki i Wysp Falklandzkich (Malwinów) w 400-milionowych (dewońskich) warstwach północno-zachodniej Ameryki Południowej. Wraz z deformacją wzdłuż wschodniego wybrzeża Ameryki Północnej, znaną jako orogenia akadyjska, oraz okrojeniem struktur górskich wzdłuż południowoamerykańskiego marginesu, dowody wskazują na to, że w dewonie Laurentias przeciął północno-zachodnią Amerykę Południową. W Oaxaca w Meksyku znajdują się nawet wapienie z ordowiku z południowoamerykańskimi trylobitami – kolejna wizytówka. Dopiero gdy Ameryka Północna ostatecznie oddaliła się od proto-andyjskiego marginesu, zaczęły się rozwijać dzisiejsze Kordyliery Andyjskie.

Jakieś 150 milionów lat później Ameryka Północna ponownie zderzyła się z północną Europą, Azją i Gondwaną. Pangaea – z Uralem, Górami Armorykańskimi w Belgii i północnej Francji, Ouachitami i najmłodszymi Appalachami jako szwami – powstała w wyniku zderzenia tych kontynentów. Po trwającej 500 milionów lat odysei, Ameryka Północna w końcu znalazła miejsce spoczynku. Ale nie na długo. W ciągu kolejnych 75 milionów lat oddzieliła się od Afryki, gdy rozpadła się Pangaea, by przesunąć się w kierunku swojej obecnej pozycji.

Podczas południowego lata 1993-1994 – sześć lat po moim pierwszym spojrzeniu na Góry Pensacola i przebłyskach odysei Ameryki Północnej – powróciłem na Antarktydę. Tym razem, z moim kolegą Markiem A. Helperem, dwoma studentami i dwoma alpinistami, badałem Shackleton Range i Coats Land w pobliżu Morza Weddella. Według moich symulacji komputerowych, jest to miejsce, gdzie skały Grenville’a z Ameryki Północnej wystawały 750 milionów lat temu. Geolodzy antarktyczni od dawna uważają te obszary za anomalne.

Na koniec naszej wizyty w Coats Land, połączyliśmy się w pary, podnieśliśmy nasze topory lodowe i wspięliśmy się z powrotem do innego małego samolotu. Obciążeniem dla naszych plecaków – i samolotu, który z jękiem wzbił się w powietrze – były próbki skalne, które zebraliśmy tego dnia. W laboratoriach moich kolegów, Wulfa A. Gose’a i Jamesa N. Connelly’ego, usiedliśmy do analizy tych skał.

Perswazyjne dowody
Nasze pomysły na to, jak Ziemia wyglądała przed Pangaeą, opisane po raz pierwszy w tym magazynie w 1995 roku, pobudziły wiele aktywności w społeczności geologicznej. Zaoferowały one pierwszą testowalną hipotezę dotyczącą globalnej geografii w późnym prekambrze i wczesnym paleozoiku – krytycznej epoce, w której jednokomórkowe organizmy ewoluowały w wielokomórkowe stworzenia o miękkich ciałach, następnie w bezkręgowce z twardymi skorupami, a w końcu w prymitywne kręgowce.

W ciągu ostatniej dekady zainteresowanie superkontynentem Rodinian, który poprzedzał Pangaea, zrodziło ośrodki badawcze i międzynarodowe programy studiujące składanie się tego superkontynentu, jego geografię i fragmentację. Jednym z rezultatów tego naukowego fermentu jest hipoteza „śnieżnej kuli ziemskiej”, która proponuje, że Ziemia była pokryta lodem na poziomie morza aż do równika 600 milionów do 700 milionów lat temu, w czasie fragmentacji Rodinii i formowania się basenu Oceanu Spokojnego.

Hipoteza śnieżnej kuli ziemskiej zakłada ekstremalne globalne środowisko, które rzuca wyzwanie naszemu zrozumieniu klimatu w przeszłości, teraźniejszości i przyszłości. Jeśli zostanie potwierdzona, oznaczałoby to, że dramatycznie chłodny okres bezpośrednio poprzedził eksplozję życia wielokomórkowego, która miała miejsce około 545 milionów lat temu. Ponieważ prognostycy opierają się na rozmieszczeniu kontynentalnych mas lądowych przy projektowaniu komputerowych modeli klimatu, nasze raczej ezoteryczne badania starożytnych superkontynentów nabrały w ostatnich latach dodatkowego znaczenia.

Z powodu braku dna oceanicznego sprzed Pangaea i fragmentaryczności dowodów pochodzących z kontynentów, opinie dotyczące tego okresu w historii Ziemi nieuchronnie się różnią. Niektórzy eksperci wątpią nawet w samo istnienie późnoprekambryjskiego superkontynentu Rodinian opisanego w tym artykule – wątpliwości trudne do pogodzenia z tysiącami kilometrów zachowanych późnoprekambryjskich, rozszczepionych marginesów kontynentalnych.

Inni badacze wykorzystali te same dane, na których my się opieraliśmy, by dojść do radykalnie odmiennych wyobrażeń na temat sposobu, w jaki ten przedpangejski superkontynent mógł wyglądać. Zamiast połączenia między południowo-zachodnimi Stanami Zjednoczonymi a Antarktydą Wschodnią, na przykład, niektórzy eksperci proponują, że południowo-zachodnie Stany Zjednoczone i Meksyk były połączone z południowo-wschodnią Australią. Odżyła też starsza koncepcja, według której Syberia została wyrwana z proto-pacyficznego marginesu Ameryki Północnej. Niemniej jednak dwie linie dowodów przekonują mnie, że nasza koncepcja tego, jak wyglądała Ziemia przed Pangaea, jest poprawna.

Pierwszą są owoce naszej wyprawy na Antarktydę w latach 1993-1994: okazy skalne, które pozyskaliśmy z Ziemi Coatsa. Dane paleomagnetyczne uzyskane z tych skał rzeczywiście pokazują, że ta część Antarktydy mogła przylegać do jądra dzisiejszej Ameryki Północnej, gdy skały te tworzyły się jako osady wulkaniczne około 1,1 miliarda lat temu. Rozległe strumienie lawy z tego wieku leżą odsłonięte w pobliżu jeziora Superior i rozciągają się podpowierzchniowo przez Kansas do Trans-Pecos Texas, prowincji Keeweenawan. Chociaż identyczne złoża istnieją w całej południowej Afryce w prowincji Umkondo, moi koledzy Jim Connelly tutaj w Austin i Staci Loewy z University of North Carolina w Chapel Hill wykazali, że nasze skały Coats Land zawierają izotopy ołowiu, które odpowiadają tym z północnoamerykańskiej prowincji Keeweenawan – ale różnią się od składu izotopowego afrykańskich law Umkondo.

Po drugie, dowody coraz bardziej sugerują, że niższe paleozoiczne wapienie z Precordillera północno-zachodniej Argentyny pochodzą z Ameryki Północnej – to kolejna geologiczna wizytówka ujawniająca dawną obecność Ameryki Północnej przy pacyficznym marginesie Ameryki Południowej. Pracownicy z obu kontynentów, którzy przeanalizowali skały argentyńskiej Precordillery, wykazali jednoznacznie, że pochodzą one z Ameryki Północnej.

Nie wiadomo, czy te starożytne północnoamerykańskie wapienie przybyły do Ameryki Południowej jako mikrokontynent podobny do Madagaskaru, czy też poprzez transfer wynikający z kolizji kontynentów – tak jak Włochy zostały znacznie później przeniesione z Afryki do Europy, gdy te dwa kontynenty się zderzyły. Jednak jakkolwiek zostały one przeniesione do Ameryki Południowej, te wapienne skały oferują najsilniejsze możliwe dowody na to, że Ameryka Północna rzeczywiście objechała pacyficzny margines Ameryki Południowej w czasach paleozoicznych i że przodek Ameryki Północnej prawdopodobnie powstał gdzieś pomiędzy obecnymi antarktyczno-australijskimi i południowoamerykańsko-afrykańskimi częściami przed-pangajskiego superkontynentu.

AUTOR
IAN W. D. DALZIEL studiował geologię Antarktydy, Andów, Kaledonidów i Tarczy Kanadyjskiej od czasu uzyskania doktoratu na Uniwersytecie w Edynburgu w 1963 roku. Obecnie jest profesorem badawczym i dyrektorem Instytutu Geofizyki w Jackson School of Geosciences na Uniwersytecie Teksańskim w Austin. W 1992 r. Dalziel otrzymał Medal Murchisona Towarzystwa Geologicznego w Londynie. Oprócz swoich rozległych podróży geologicznych, uwielbia odwiedzać dzikie miejsca, najchętniej z rodziną. Kiedy jest w Austin, pływa na Town Lake.