Falskenningin um jarðfræðilegan tíma

Jarðfræðilegur tími er ein megin burðarsúla sem nútíma vísindi er byggð á. James Hutton, faðir nútíma jarðfræði, er kenndur við hugmyndina ‚óratími‘ eða ‚Deep time‘. Hutton, sem var fræðimaður en þó ekki tilraunakenndur vísindamaður, ímyndaði sér bara jarðfræðilega tímakvarðann sinn.

Við munum kanna sögu tímatöflunnar sem gefur yfirlit yfir mismunandi aðferðir sem notaðar eru til að reikna aldur jarðarinnar á síðustu tveimur öldum. Við munum skoða hvernig nútíma vísindi komst að þeim 4,5 milljörðum ára aldri jarðarinnar og þeirri rangri ályktun sem tengd er þessum aldri. Lögð verður áhersla á nokkra lykilrannsakendur sem komu að aldursákvörðun jarðarinnar ásamt mikilvægum mistökum þeirra og því sem á vantaði.

Jarðfræðilegur tími skilgreindur

Höfundur hugmyndarinnar um kvikuplánetu, eða kvikukreddunnar, var James Hutton sem einnig er ábyrgur fyrir falskenningunni um jarðfræðilegan tíma. Einn frægasti þróunarsinni allra tíma, Stephen Jay Gould, skildi klárlega að nútíma jarðfræði væri ekkert án ‚óratíma‘. Gould gaf James Hutton líflegan heiður:

Hann braut mörk tímans og kom þar með á fót mest auðkennandi og umbreyttasta framlagi jarðfræðinnar fyrir mannshugann – óratímann. (Stephen Jay Gould í The Man Who Found Time, James Hutton and the Discovery af the Earth´s Antiquity: Jack Repcheck, Perseus Publishing, 2003).

En hvað er óratími og hverjar voru hinar vísindalegar „sannanir“ á því að slíkur tími sé til? Í Bókinni The Man Who Found Time, James Hutton and the Discovery af the Earth´s Antiquity lesum við:

James Hutton, skoskur náttúruspekingur, horfðist djarflega í augu við þennan aldargamlan vísdóm. Í riti hans frá 1788 kynnti hann formlega sönnun á því að jörðin væri mun eldri en 6.000 ára. Reyndar var aldurinn óreiknanlegur – hann gæti verið hundruð milljónir ára eða milljarðar ára. Hutton dró ályktun sína um aldur jarðarinnar með byltingarkenndri kenningu sinni um jörðina, sem skilgreindi ofurhægfara ferli veðrunar og rofs, samofið hreyfingum jarðskorpunnar sem orsakast af miklum hita undir yfirborðinu. (The Man Who Found Time, James Hutton and the Discovery af the Earth´s Antiquity: Jack Repcheck, Perseus Publishing, 2003, bls. 4).

En hvernig sannaði Hutton í raun jarðfræðilegan tíma þegar kenningar hans voru byggðar á rangri jarðfræði? Er til raunveruleg og áþreifanleg sönnun í nútíma jarðfræði um milljónir ára veðrun og rof? Hvað með sönnunina um „mikinn hita undir yfirborðinu“ – hefur nútíma jarðfræði nokkurs staðar raunverulega sönnun fyrir þessu? Vísindin eiga enga sönnun fyrir hvorug þessara yfirlýsinga. Leyndardómarnir um Löss og rof í kaflanum um hringrás bergs eru bein empírísk sönnun sem hrekur milljónir ára langa veðrun sem Hutton talaði um. Kaflinn um kvikufalskenninguna kynnti vel skiljanleg vísindi sem sýndi að það er engin kvika inni í jörðinni.

Það er mikilvægt að vita að kenning Huttons um jarðfræðilegan tíma hafði í raun engan grundvöll þegar hann ímyndaði sér hann seint á 18. öld. Sumir vísindamenn trúa því að þrátt fyrir að Hutton skjátlaðist þegar hann gerði ráð fyrir veðrun og kviku, þá hafi nútíma tækni í dag sannað hugmyndir hans um jarðfræðilegan tíma. Þessi kafli mun hins vegar sýna að sú trú er einnig röng – nútíma tækni hefur alls ekki sannað óratíma vegna þess að aldurgreiningar sem gefa til kynna milljónir ára voru allar gerðar í skugga kvikukreddunnar og annarra rangra forsenda.

Aldursblekkingin

Ein grundvallarspurning liggur í kjarna málsins: gerðu vísindamenn einfaldlega mistök í aldursgreiningu sinni eða var einhver einskær ásetningur um aldursblekkingu?

Til að vera alveg skýr – engar vísbendingar um víðtækan ásetning um blekkingu fundust meðal vísindamanna í dag. Líklega er það reyndar næstum ómögulegt að samhæfa heildstætt samsæri sérmenntaðra vísindamanna. Ráðvendni er innbyggð í starfsgreininni og upplýsingar breiðast út of auðveldlega til að það gæti gerst – en það þýðir ekki að fáir geta ekki blekkt marga!

Sagan hefur sýnt okkur þetta æ ofan í æ. Hér á eftir fylgir eitt dæmi af mörgum þar sem einstaka vísindamenn gátu blekkt heila starfsgrein og jafnvel heilt land sem þeir bjuggu í. Blekkingin sem beitt var í aldurssetningu þeirra hefur sérstaka þýðingu og munu næstu færslur fletta ofan af röngum aðferðum aldurssetninga sem notaðar voru á síðustu öld og munu þær að lokum sýna hvers vegna jafnvel algengustu aðferðir sem notaðar eru í dag til að reyna að aldursgreina steina og lífræn efni eru hrapallega ófullnægjandi. Síðan munum við skipta út aldurblekkingunni með raunverulegum vísindalegum sönnunum sem hver sem er getur séð og endurtekið, sem sýnir raunverulegan aldur líffræðilegra og jarðfræðilegra ferla.

Þýska aldursblekkingin í vísindum

Þýska aldursblekkingin í vísindum er mikilvægt dæmi um að vísindalegur orðstír er settur ofar en vísindalegur sannleikur. Í þessu tilfelli var sannleikurinn hulinn heiminum í rúmlega þrjá áratugi á meðan fræðibækur og vísindamiðlar greindu frá aldursákvörðun með geislakolum á hauskúpu neanderdalsmanni sem tugi þúsunda ára gamla. Menn lærðu að hinn „íburðarmikli prófessor“ Reiner Protsch von Zieten hafði hagrætt dagsetningarnar sem í raun voru aðeins nokkur þúsund ára gamlar. Rannsakendur greindu frá því árið 2004 að „við þurfum að skrifa forsögulegan tíma upp á nýtt“:

Sagnfræðingar steinaldar óttast að þeir munu þurfa að kasta út kenningum sínum um neanderdalsmanninn eftir að efasemdir hafa komið upp um aldurákvörðun með geislakolum á hauskúpu, framkvæmd af leiðandi mannfræðingi.

Vinna hins íburðarmikla prófessors, Reiner von Zieten, sýndi að neanderdalsmaðurinn lifði norðanvert í Evrópu. Útreikningar á leifum af hauskúpu sem fannst við Hahnofersand, nálægt Hamborg, sögðu að þær voru 36.000 ára gamlar.

Þó hafa nýrri rannsóknir í rannsóknarstofu um aldursákvörðun með geislakolum við Oxford háskólanum leitt í ljós að þær voru aðeins 7.500 ára. Á þessum tíma var hinn viti borni maður nú þegar greinilega kominn fram og neanderdalsmaðurinn orðinn útdauður.

Chris Stringer, sérfræðingur á steinöldinni og forstöðumaður fyrir uppruna mannsins í náttúrusögusafninu í London, sagði: ‚Það sem talið var meiriháttar sönnunargagn sem sýndi að neanderdalsmaðurinn lifði einu sinni í norðanverðri Evrópu hefur helst úr lestinni. Við þurfum að skrifa forsögulegan tíma upp á nýtt.‘ (Tony Paterson, Neanderthal Man never walked in northern Europe).

Það er vissulega undarlegt hversu langt þessi prófessor gat tekið fölsun sína og gabbað heiminn, þar á meðal „sérfræðinga“ á sviði aldursákvarðana, í rúmlega 30 ár:

Prófessor von Zieten sem hefur miklar mætur á stórum Havana vindlum og Porsche bílum, hefur verið talinn sérfræðingur á sviði aldursákvarðana með geislakolum síðan á 8. áratugnum. Hann hefur kannað hundruði forsögulega beinafundi í Evrópu og Afríku síðastliðin rúm 30 ár.

Nú hins vegar innihalda mikilvægar leifar sem vísindamenn í Oxford ekki lengur telja vera forsögulegar, kvenmanns hauskúpu ‚Bischof-Speyer‘, sem fannst nálægt suðvestur þýska bænum Speyer, með óvenju góðar tennur. Vísbendingar þeirra leggja til að hún er 3.300 ára gömul, en ekki 21.300 ára.

Önnur greinileg röng aldursákvörðun innihélt, að því er fullyrt var, forsöguleg hauskúpa sem var uppgötvuð nálægt Paderborn árið 1976 og sem talin var elstu mannsleifar sem nokkurn tímann hafði verið fundin á svæðinu. Prófessor van Zieten aldursákvarðaði hauskúpuna sem 27.400 ára gamla. Síðustu rannsóknir sýna hins vegar að hún var úr eldri manni sem dó í kringum 1750.

Þýska mannfræðisafnið í Herne, sem á Paderborn hauskúpuna, mislíkaði niðurstöðurnar svo mikið, að þeir gerðu eigin rannsókn. ‚Við létum skera upp hauskúpuna og það var enn óþefur af henni,‘ sagði safnstjórinn Barbara Ruschoff-Thale í síðustu viku. ‚Við erum auðvitað mjög vonsvikin.‘ (Tony Paterson, Neanderthal Man never walked in northern Europe).

„Sérfræðingurinn í aldurákvörðun með geislakolum“ orsakaði ótrúlega „hörmung í aldursákvörðun“:

Í skýrslunni þeirra hins vegar, lýstu báðir mannfræðingarnir þessu sem ‚hörmung í aldursákvörðun.‘

Hneykslið sem kaffærði prófessor von Zieten heldur áfram. Lögreglan er að rannsaka ásakanir að hann hafi reynt að selja 280 hauskúpur af simpönsum til kaupenda í Bandaríkjunum fyrir 70.000 dollara. (Tony Paterson, Neanderthal Man never walked in northern Europe).

Protsch vissi ekki einu sinni hvernig átti að stjórna sinni eigin vél sem aldurákvarðar með geislakolum. Prófessorinn bjó til sitt eigið nafn og eigin titil og tók nafnið von Zieten frá frægum prússneskum hershöfðingja. Hann var í raun sonur fyrrverandi meðlims nasistaflokksins. Protsch var rekinn úr háskólastöðu sinni og neyddist hann til að fara á eftirlaun, en þriggja áratuga tjón varð raunin. Allar kenningar neanderdalmannsins og aldri tengda honum, hafa orðið fyrir áhrifum þessa svindls aldursákvörðunar.

Er jarðfræðilegur aldur mikilvægur fyrir vísindin?

Er raunverulegur aldur jarðarinnar virkilega það mikilvægur? Með myndinni hér að neðan fylgdi eftirfarandi tilvitnun:

Jarðfræðileg saga jarðarinnar hófst fyrir 4,567 milljörðum ára síðan þegar reikistjörnur sólkerfisins mynduðust úr stjörnuþoku, skífulaga ryk- og gasmassa sem voru afgangar frá myndun sólarinnar. Ytri lög plánetu jarðar, upphaflega bráðnaðir, kældust til að móta fasta skorpu þegar vatn byrjaði að safnast í andrúmsloftinu. (Wikipedia).

Gæti þessi jarðfræðilega saga jarðarinnar verið rétt ef jörðin var aldrei „bráðnuð“ eða ef hún myndaðist ekki úr ryki og gasi frá sólinni? Eins og við höfum séð, er jörðin vatnspláneta en ekki kvikupláneta og þess vegna hlýtur gjörvöll jarðfræðileg saga jarðarinnar sem byggir á kenningu um kvikuplánetu að vera röng.

En hvernig hefur þessi ranga jarðfræðilega saga jarðarinnar áhrif á vísindarannsóknir á öðrum sviðum? Til að byrja með, fræðin um hegðun mannsins – sálfræði – eru byggð á kenningum um jarðfræðilegan tíma sem koma úr mannfræði. Á sama hátt byggir mannfræðin aldur sinn og þróunarkenningar á líffræði, fornleifafræði og steingervingafræði. Þessar greinar, saman með stjörnufræði og alheimsfræði, leiða aldur sinn á alheiminum, jörðinni og mannkyninu af hinum ætlaða fræðilega aldurs sem kemur úr jarðfræðinni.

Vegna þess að öll vísindin byggir flestar kenningar sínar á jarðfræðilegum tímakvarða og vegna þess að jarðfræðin hefur verið í myrkum tíma vísindanna síðustu 100 árin, þá ættum við að búast við að sjá kenningar sem byggðar eru á mörgum villum.

Raunveruleikinn er sá, að flestar vísindagreinar hanga á bláþræði jarðfræðilegs tíma sem er ástæðan fyrir því að það er svo mikilvægt að komast að sannleikanum um jarðfræðilegan tíma. Til að segja það á einfaldan hátt, þá eru hinir svokallaðir ‚aldrar‘ í nútíma jarðfræði rangir og það eru einnig öll önnur vísindi sem byggja forsendur sínar á þessum öldrum – á lifandi sem og líflausum efnum. Síðustu 700 blaðsíðurnar (UM Bindi I) hafa snúið gömlu jarðfræðilíkönunum á hvolf, þannig að jarðfræðilegi tíminn hlýtur einnig að hvolfast.

Tengslin á milli kviku og aldur jarðarinnar

Eftir að vera búinn með kaflann um kvikufalskenninguna, gætir þú verið að spá í því, hvers vegna vísindin halda áfram að styðja kenninguna um kvikuplánetu í svo miklum mæli, einkum þegar svo margar áþreifanlegar sannanir mæla á móti henni. Ein megin ástæðan fyrir því að kvikan er svo rótföst í hinni fræðilegri burðargrind nútíma vísinda, er að tilvist kviku er undirstaðan fyrir aldurssetningu jarðarinnar.

Hugmyndin um milljónir eða milljarðar ára sem við höfum heyrt allt okkar líf er grundvölluð nánast gersamlega á tilvist kviku. En bráðin kvika er vissulega ekki föst undirstaða til að byggja aldur jarðarinnar á. Eftirfarandi skref telja upp hugsanlegar niðurstöður úr núverandi kenningu tímasetninga sem byggð er á kviku:

1. Matið 4,5 milljarðar ára aldur jarðarinnar er byggt á aldursákvörðun með greiningu geislavirkra efna á storkubergi.
2. Aldursákvörðun með greiningu geislavirkra efna á storkubergi er byggð á tilvist kviku vegna þess að geislunar-‚klukkan‘ er endurræst þegar berg bráðnar.
3. Það eru engar reynslusannanir til fyrir því að kvika sé til og kaflinn um kvikufalskenninguna sýndi að það er engin kvika í jörðinni.
4. Þess vegna er aldursákvörðun með greiningu geislavirkra efna á storkubergi byggð á fölskum forsendum.
5. Vísindaleg bylting mun eiga sér stað þegar tilhæfulausa aldursákvörðun með greiningu geislavirkra efna er fjarlægð úr nútíma vísindum.

Síðasta skrefið virðist ef til vill vera nokkuð róttæk yfirlýsing – en sú undirstaða sem nútíma vísindi hafa grundvallað alla sína aldursburðargrind á er kvika og þau sjá einfaldlega enga aðra möguleika á aldursákvörðun. Vísindaleg bylting í aldursákvörðun er óumflýjanleg og þegar hún mun eiga sér stað, þá mun hún hafa keðjuverkandi áhrif á öll vísindin. Engin grein mun vera ósnortin vegna þess að aldursákvörðun er undirstöðuatriði allra vísindagreina.

Ef til vill er það auðveldara að skilja hvernig slík breyting muni eiga sér stað með því að íhuga sannindin í kafla 4: Áfram til vísindalegra byltinga. Áður en vísindaleg bylting geti átt sér stað, verður fyrst kreppa að vera til staðar. Nútíma vísindi byggði sitt langtíma kerfi aldursákvörðunar á rangri kvikufalskenningu og þetta er það sem verður að kreppu. Þetta er bara spurning um tíma.

Hvernig getum við virkilega vitað að kvikan sé ekki til? Enginn hefur nokkurn tímann séð kviku, né séð raunverulega sönnun um tilvist hennar. Munið að kvika er ekki hraun! Auk þess, byggt á beinum sönnunum, hrekur sérhvert þessara eftirfarandi athugana (þessi voru útskýrð í kaflanum um kvikufalskenninguna) tilvist kviku:

1. Kvika ögrar varmaflæði eðlisfræðinnar.
2. Geislavirk kvika er goðsögn.
3. Kvars er ekki gler.
4. Náttúrulegir steinar hafa þrýstirafeiginleika.

Sérhvert þessara fjögurra vísindalegra athugana (og annara í kaflanum um kvikufalskenninguna) sýnir að kvika sé ekki til og það er bara spurning um tíma hvenær hin fræðilega tíma-klukka jarðfræðinnar hættir að tifa.

Til eru þeir sem eru efins um þörfina til að breyta tímakvarða jarðfræðinnar. Jafnvel þótt hægt væri að treysta aldursákvörðun með greiningu geislavirkra efna að einhverju leyti, þá er kvika samt ekki til og vegna þess að aldur jarðarinnar hefur byggður á aldursákvörðun, að því er fullyrt er, kvikusteinum (storkuberg) – þá er matið á aldri jarðarinnar rangt!

Bindi II og Aldurslíkanið

Nú styttist í útgáfu á Universal Model, Bindis II. Eins og sjá má, prýðir sjálfur Seljalandsfoss sem forsíðumynd utan á kápunni. Á meðan Bindi I heitir Jarðarkerfið, þá nefnist þetta nýja bindi Lífkerfið. Þar halda kaflanúmerin áfram frá fyrsta bindinu og hefst þá nýja bókin á kafla 10. Hér að neðan er kynning á þessum 10. kafla sem nefnist Aldurslíkanið.

Bindi II, sem hefur verið aðgengilegt á rafrænu formi í þó nokkra mánuði, hefur eftirfarandi kaflaheiti: Aldurslíkanið, Steingervingalíkanið, Þróunarfalskenningin, Líflíkanið, Líkanið um heimssöguna, Clovis-líkanið og Mannslíkanið.

Milljónir ára. Milljarðar ára. Hversu gömul er jörðin raunverulega? Við höfum kynnst mörgum kenningum í lífinu okkar varðandi aldur jarðarinnar og aldur hluta sem lifðu á jörðinni. Flestir hneigjast til að hunsa smáatriðin þeirra aðferða sem notaðar eru til að greina þennan aldur.  Of oft viðurkennum við eða höfnum aldurskenningum án þess að skilja eða þekkja þær, vegna þess að nútíma vísindi hafa gert smáatriðin of flókin. Það sem við höfum gert í aldurslíkaninu, er að taka smáatriði þúsundir blaðsíðna um aðferðir aldurssetninga og dæmi úr þeim, og skipulagt þær á þann hátt sem leyfir kynningu á þeim á einfaldan hátt. Síðan tókum við samantekt á aldurshugmyndum og settum þær í samhengi við hið nýja Alhliða líkan (UM).

Í þessum kafla munum við fjalla um smáatriði hverrar aðferðar aldurssetninga og rannsaka vísindalegar sannanir til að meta hvaða aðferð aldurssetninga virkar og hvaða aðferð ber engan árangur. Kaflar úr fyrsta bindi UM hafa undirbúið jarðveginn þannig að rétt mat á aðferð aldurssetninga geti átt sér stað. Vegna þess að núverandi aldursfalskenningar hafa verið uppi í svo langan tíma og vegna þess að þær eru svo djúpt greyptar í hugum manna, mun það líklega taka fleiri ár fyrir hinar einföldu staðreyndir þessa kafla til að ná festu og endurnýja gömlu hugmyndirnar. Í dag hafa langflestir vísindamenn og rannsakendur ekki sjálfir framkvæmt aldursgreiningu með greiningu geislavirkra efna og þekkja líklega ekki smáatriðin í þessum kafla. Þeir hafa einungis samþykkt kenningar sem eru dreifðar í nútíma vísindum eins og þær væru réttar. Á hinn bóginn eru langflestir meðal almennings ekki sannfærðir um að aldrarnir séu réttir. Ef maður hugsar um það, eru allar greinar vísindanna og sérhver hlið náttúrunnar háðar aldursgreiningu eða eru tengdar henni. Viðmiðunargleraugu aldursgreiningu sem maður lítur í gegnum, ákvarðar hvernig litið er á alheiminn og hefur að lokum áhrif á það hvernig lítum á sjálf okkur. Með það í huga verður það mikilvægt að uppgötva og staðfesta hinn rétta aldur allra hluta.

Ein leið til að greina réttan aldur frá röngum, er að leita að samræmi. Sannleikur, eða réttur aldur, mun vera sá sami í gær, í dag og á morgun. Þegar við leiðréttum gamlar og ósannanlegar aðferðir aldurssetninga og skiptum þeim út fyrir nýrri og sýnilegri tækni, þá mun aldursgreiningin verða stöðugt nákvæmari og við munum geta útskýrt það sem hingað til var óútskýranlegt. En á meðan munu rangir aldrar sem byggðir eru á slæmum aðferðum aldurssetninga halda áfram að breytast og munu alltaf stangast á við sannanlegar aðferðir.

Þessum kafla er skipt upp í tvo hluta – fyrri hlutinn með undirkaflana 1-6 fjallar um sögu aldursgreininga og setur fram í grófum dráttum rangar aðferðir aldurssetninga sem höfðu áhrif á öll nútíma vísindi og lagði sitt af mörkum til hinna myrku tíma vísindanna sem fjallað var um í kafla 2.2. Síðari hlutinn, undirkaflar 7-12, fjallar um ósviknar aðferðir aldurssetninga sem útvega nýjar og sannanlegar vísindalegar aðferðir til að aldursgreina bæði lífræn og ólífræn efni. Ósviknu aðferðir aldurssetninga sýna hversu mikilvægt það er fyrir sönn vísindi að byggja á réttri tækni aldursgreininga sem eru sannanlegar, samkvæmar sjálfri sér og áreiðanlegar.

Sumt umræðuefni skarast óhjákvæmilega með líkanið um heimssöguna vegna þeirra óaðskiljanlegu tengsla aldurs og sögu. Aldurslíkanið og líkanið um heimssöguna færa sameiginlega fram með empírískum sönnunum frá fjölda greinum vísindanna, gersamlega ólíkt tímatal en það sem nútíma vísindi hafa verið að kenna í gegnum alla myrku tíma vísindanna.

Haltu áfram að hafa opinn hug á meðan þú lest þennan kafla eins og við lögðum áherslu á í fyrsta kafla í UM – hlutlægni er sérstaklega mikilvæg þegar staðið er andspænis ögrandi hugmynda. Ef þú hefur nú þegar lesið fyrri kafla, ættir þú að vænta þess að sjá nýjar vísindalegar staðreyndir um aldur sem áður voru óþekktar. Niðurstaðan er fyrirsjáanleg – aldursgreining nútíma vísinda er meingölluð og rangar tímasetningar hennar verða að vera leiðrétt með sannanlegum tímasetningum áður en við getum nokkurn tímann vonast eftir að skilja hvenær náttúruviðburðir raunverulega gerðust.

Að læra um vatnsinnlyksur

Við getum lært margt frá vatnsinnlyksum sem glata vatninu sínu þegar þær hafa verið fjarlægðar úr náttúrulegu umhverfi sínu í jarðskorpunni. Þegar steinar með vatni inni í þeim verða fyrir frosti, þá þenst vatnið út sem veldur því að hólfið brotnar. Í mynd hér að neðan er hægt að sjá stórt holrými á hliðinni á kvars kristalli. Það eru önnur hólf í þessum steini sem eru umlukin þykkari veggjum sem enn innihalda vatn, en hægt er að sjá það hreyfast í steininum þegar honum er snúið. Eitt mikilvægt smáatriði sem óskemmdar vatnsinnlyksur upplýsa, er að umhverfið sem þær mynduðust í getur ekki hafa breyst mikið síðan kristallinn myndaðist upphaflega. Þessi staðreynd verður þýðingarmeiri þegar við gerum okkur grein fyrir því að flestar vatnsinnlyksur finnast á eða nálægt yfirborðinu. Hefðu þær orðið fyrir frosti á svokallaðri ísöld, þá hefðu miklu fleiri slíkir steinar sprungið og skilið eftir sig brot.

Hvers vegna finnum við vatnsinnlyksur nálægt yfirborðinu ef kristallaðir steinar og steindir eiga að hafa komið djúpt úr jörðu, eins og nútíma jarðfræði kennir – hvers vegna finnast engar vatnsinnlyksur á botninum á Miklagili? Í næsta kafla verður fjallað um ástæðuna fyrir því að vatnsinnlyksur finnast nálægt yfirborðinu – vegna þess að þær mynduðust á eða nálægt yfirborðinu. Þetta bendir til þess að hvar sem þær kunna að finnast, útvega vatnsinnlyksur beina og áþreifanlega sönnun fyrir því að yfirborð jarðarinnar getur ekki hafa breyst til muna síðan þessir vatnsfylltir steinar mynduðust.

Fyrir steindafræðinga eru vatnsinnlyksur furðuverk og það kom ekki á óvart að finna hlutfallslega fáar rannsóknir á þeim. Reyndar fjalla aðeins fáeinir rannsakendur um þessa tegund steina í jarðfræðitímaritum. Við fundum að minnst var eitthvað á þá í rannsóknarskýrslum verkfræðinga sem komu inn á viðfangsefnið um vöxt kvars. Síðar í þessum kafla munum við fjalla um ástæðuna fyrir því hvers vegna verkfræðingar hafa áhuga á vatnsfylltum kvars steinum. Holufyllingar eru steinar sem geta innihaldið töluvert vatn. Til að sýna hversu mikið vatn getur verið innan í þeim, vísum við í bókina Oddities of the Mineral World:

Þéttustu svæði vatnsinnlyksa í Bandaríkjunum eru ef til vill hin margvíslegu set holufyllinga sem hafa nú þegar verið minnst á í ríkjunum Illinois, Missouri og Iowa. Nokkrir þessara staða geyma holufyllingar sem hella út vatni ef þeir eru brotnir. Athyglisverðastur er jarðlag í St. Francisville, Missouri, þar sem mjög stórar holufyllingar hafa verið fundnar sem innihalda rúmlega einn lítir af vatni. (Oddities of the Mineral World, William B. Sanborn, Van Nostrand Reinhold Co., 1976, bls. 51).

Þú gætir líklega fengið þér vænan drykk úr holufyllingu – en vatnið gæti hugsanlega verið ekki alveg svo tært þegar þú bragðaðir á því! Það er ákaflega algengt að lesa að vatnsinnlyksur innihaldi vatn sem er ‚milljónir‘ ára gamalt en það er engin mælanleg sönnun til sem stendur undir slíkum staðhæfingum. Við munum brátt uppgötva að aðferð tímasetningar yfir milljónir ára byggir á að tímasetja storkuberg – en náttúrulegir kvars kristallar voru aldrei bráðnaðir.

Eins og áður var tekið fram, myndu vatnsfylltar holufyllingar sem hefðu orðið fyrir frosti á ísöld, hafa borstið vegna frostveðrunar. Hvernig má það þá vera að heil svæði í Illinois, Missouri og Iowa eiga slík gnægð af óbrotnum holufyllingum? Í dag þurfa vatnsinnlyksurnar sem teknar eru úr Austur-Bandaríkjunum að vera haldið frá frosti um leið og þær eru teknar af jörðinni, vegna þess að þær munu ellegar brotna. Þetta hafnar hugmyndinni um ísaldir, hvort sem þær eiga að hafa átt sér stað fyrir 10.000 árum eða fyrir milljónum árum síðan. Það eru svo margar ósvaraðar spurningar eftir.

Falsvísindin um vatnsinnlyksur

Sumir rannsakendur hafa varpað fram þá hugmynd að vatnsinnlyksur hafi myndast þegar grunnvatn seytlast inn í opin holrými á steinum. Til dæmis:

Hugtakið vatnsinnlyksa vísar í vatnsfylltar holufyllingar. Þar sem holufyllingar myndast með steinefnaríku vatni sem síast inn í holrými, þá er það ekki óalgengt að sjá vaxtarferlið enn í gangi. (Oddities of the Mineral World, William B. Sanborn, Van Nostrand Reinhold Co., 1976, bls. 51).

Munum að í kaflanum um kvars leyndardóminn (undirkafli 6.4 í falskenningunni um hringrás bergs) voru yfirlýsingar jarðfræðinga sem rannsaka holufyllingar, þess efnis að þær staðfestu klárlega að jafnvel þó að nokkrar kenningar hafa verið lagðar fram, þá „virðist engin vera algerlega fullnægjandi til að útskýra öll einkenni holufyllinga.“ Þeir hafa ekki útskýrt á fullnægjandi hátt myndun holufyllinga og þeir gátu vissulega ekki útskýrt hvernig vatn komst inn í holufyllinguna. Kenningin, eða réttara sagt falsvísindin, að steinefnaríkt vatn síaðist inn í holrými til að skapa holufyllingu hefur aldrei sést gerast, né mun það nokkurn tímann. Hvers vegna ekki? Kvars kristallar sem eru stærri en nokkrir millimetrar myndast ekki í steinefnaríku vatni með lágum þrýstingi og í stofuhita.

Vatnsinnlyksur geta glatað vatninu sínu þegar þær eru teknar úr náttúrulegu umhverfi sínu og verða fyrir kulda, miklum hita eða eru skemmdar. Hins vegar glata margar ekki vatninu sínu. Ef sýnishorn eru með þykka veggi, geta þau þolað einhverjar breytingar á þrýstingi og hitastigi.  Mörg hafa verið í eigu safnara í áratugi án þess að glata vatninu sínu. Þau bera vott um hversu þéttar vatnsinnlyksur geta verið. Enn fremur geta leysiefni og önnur efni sem hafa varðveist innan í vatnsinnlyksunni sagt okkur heilmikið um það vatnsumhverfi sem kristalholufyllingarnar uxu í. Þessi vísbending sýnir ótvírætt að þessir steinkristallar uxu í vatni en urðu ekki til vegna storknunar.

Vísbending vatnsinnlyksunar

Það kemur ekki á óvart að flestir hafa aldrei heyrt orðið ‚vatnsinnlyksur‘ (e. enhydro). Hins vegar kemur á óvart að margir framhaldsnemar og prófessorar í jarðfræði vita heldur ekki hvað vatnsinnlyksur eru. Þó svo að orðið sé ekki skráð í venjulegri orðabók, þá er það skilgreint í Glossary of Geology og er þekkt meðal steinunnenda. Þekkingin á þessum einstökum gimsteinum og mikilvægi þeirra er um það bil að breytast.

Í ofangreindri mynd sjást nokkrar vatnsinnlyksur. Vatnsinnlyksa er steinn sem inniheldur sjáanlegt vatn (stundum jafnvel töluvert magn af því) og loftbólu. Sumir steinar hafa fleiri vatnshólf, hvert þeirra með eigin loftbólu. Oft hreyfast loftbólurnar til og frá þegar steininum er snúið og velt. Næsta mynd hér að neðan sýnir hvernig loftbóla sem er innilokuð í kvars kristalli hreyfist og breytir um form þegar steininum er snúið.

Á árunum þar sem UM var í mótun, voru áhugasömu fólki sýndar vatnsinnlyksur og næstum því allir brugðust eins við. Þegar það meðhöndlaði vatnsinnlyksurnar með greinilegri loftbólu á hreyfingu, vakti það sem fyrstu viðbrögð mikla furðu. Það hafði aldrei séð slíkan stein fyrr og varð hann strax athyglisverður og þarfnaðist útskýringa. Þegar það gerði sér grein fyrir því að um var að ræða innilokað vatn í steininum, breyttist undrunin í skilningsleysi.

Vegna þess að rangar kenningar um myndun bergs voru kenndar í skólum og vegna dægurmenningar sem sýnir heita og bráðnaða jörð, er uppgötvun vatns innan í steini það síðasta sem maður myndi búast við. Það er sannkölluð hliðrun á viðmiðunarramma þegar við skoðum slíkan stein í fyrsta skipti. Þetta leiðir náttúrulega til þeirrar grundvallar spurninga:

Svarið er nokkuð einfalt. Þegar kristalvöxtur gengur hratt fyrir sig, myndast vaxtarframskot og loka eitthvað af vökva-gasinu og uppleysiefninu inni sem steindin óx í. Í hvaða vökva-gasi vaxa kristallar? Það gerist í vatni. Þú getur reyndar búið þér til eigin ís-vatnsinnlyksu í frystihólfi, ef hægt er að frjósa vatnið nægilega hratt. Næsta mynd hér að neðan er dæmi um hvernig ís-vatnsinnlyksa lítur út. Að sjálfsögðu ætti ekki að vera uppi neinn vafi um það hvernig vatnið lokaðist inni í klakanum. Bólan er augljós vegna þess að vatnið var ekki algerlega frosið. Tilvist vatns innan í þessum kristöllum staðfestir klárlega að vatnsumhverfi var til staðar þegar klakinn fraus. Á sama hátt segja vatnsinnlyksaðar steindir okkur frá þeim steinefnalausnum sem vatnsinnlyksurnar uxu í.

Til að skilja hvernig kristallar geta vaxið í mettuðu steinefnaríku vatni sem síðan leysast ekki auðveldlega upp í náttúrulegu vatni, er spurning um skilning á því hvernig þrýstingur og hitastig breyta mettunargetu lausnarinnar.

Þrývarmingsferlið

Hér er í fyrsta sinn viðurkennd vísindaleg sönnunarfærsla á útfellingarferlinu „útfelling salts í jarðhita“ sem getur útskýrt myndun stærstu einsleitu steindar heimsins – salthvelfingar. Hvernig geta þessar hugmyndir átt við um aðrar bergtegundir og steindir?

Það er almennt þekkt að salt og sykur munu leysast upp í vatnsglasi – en hvenær sást steinn eins og granít leysast upp í vatni? Flestir eru sammála um að steinar, sérstaklega kvarssteinar líkt og granít leysast ekki gjarnan í vatni. Engu að síður er þetta fyrsta skrefið í áttina að skilningi okkar á því hvernig kvars steinar vaxa í vatni. Ekki hefur verið tekið eftir staðreyndinni í jarðvísindasamfélaginu að venjulegir steinar geta leyst upp í vatni. Þetta er megin umræðuefnið þessa kafla.

Augljóslega sjást algengar steindir eins og kvarssandur ekki leysast upp í vatni eða falla út úr náttúrulegu vatni með uppgufun í dag. En, núið er ekki alltaf lykillinn að fortíðinni. Bara vegna þess að við upplifum eða sjáum ekki ákveðin ferli í dag, þýðir það ekki að það hafi ekki gerst í fortíðinni. Mörg slík ferli er hægt að endurtaka að vissu marki í tilraunastofu.

Við þrýsting við sjávarmál (u.þ.b. 1 atm) og hitastigið 1700°C, þá bráðnar kvars. Hins vegar við 375°C hita og 1000 atm háan þrýsting, þá leysist kvars upp í steinefnaríkt vatn. Þetta er ekki ný athugun en hún er heldur ekki vel þekkt.

Það ferli þar sem salt leysist upp og fellur út með uppgufun er svo almennt þekkt og skilið, enda hafa náttúrufræðingar notað það til að útskýra öll saltlög, jafnvel þótt það útskýrir ekki á fullnægandi hátt myndun flestra saltlaga. Með því að skilja að steinar geta leyst upp í vatni getum við byrjað að skilja að vöxtur kristalla eða steinda úr vatni getur gerst með aðferðum öðrum en með uppgufun. Kristöllun steinda eins og kvars getur átt sér stað á þrennan hátt:

1. Lækkun hitastigs
2. Lækkun þrýstings
3. Hækkun þrýstings

Ef við höfnum sístöðureglunni, sem sýnd hefur verið fram á í köflum hér á undan að sé röng, og opnum hug okkar fyrir þeim möguleika að jörðin hafi fyrr á tíð orðið fyrir hækkun á hitastigi og háum vatnsþrýstingi, verðum við verðlaunuð með sannri þekkingu á kristöllunarferli steina og steinda.

Hár þrýstingur getur komið til djúpt í vatni. Þegar dýptin eykst, vex þrýstingur hratt. Það var ekki fyrr en á síðustu áratugum að rannsakendur hafa búið yfir tækni sem stenst þeim brakandi þrýstingi sem fyrirfinnst á hafsbotni. Hækkun á hitastigi geta átt uppruna sinn í núningshita, sem fjallað var um nýlega.

Þetta ný uppgötvaða umhverfi er nokkurt þar sem vitað er að steindir myndast í með ferli sem ekki er til nafn yfir enn. Við munum skilgreina nokkur nýyrði til að lýsa þessi ferli. Í fyrsta lagi, þrývarming er ferli sem fellir út fast efni úr lausn eða gasi með breytingu á þrýstingi eða hitastigi.

Á sama hátt og við notum hugtakið ‚uppgufun‘ til að lýsa hvernig sumar steindir kristallast vegna uppgufunar vatns, þá lýsir þrývarming hvernig steindir kristallast vegna breytinga á þrýstingi, hitastigs eða hvoru tveggja. Orðið þrývarming er komið úr orðunum ‚þrýstingur‘, ‚varmi‘ og útfelling og er notað til að lýsa föstum efnum sem verða eftir úr þrývarmingsferli. Þessi efni kallast þrývarmaset. Þrývarmaset er svipað og gufunarset. Gufunarset er lýst í kennslubókum í jarðfræði sem salt sem verður eftir að uppgufun lokinni en aftur á móti myndast steindin þrývarmaset vegna breytinga á þrýstingi og/eða hitastigi.

Uppgufun og þrývarming eru skyld ferli. Bæði eru kristöllunarferli sem innihalda föst efni sem hafa verið leyst upp í vatnslausn. Sagt er að vatn gufast upp þegar það breytist úr vökva í gasform og sleppur út en það skilur eftir áður uppleyst föst efni. Þegar lausn verður fyrir hitastigs- eða þrýstingsbreytingu, getur þrývarming átt sér stað. Í náttúrunni er ‚hreint‘ vatn ekki til og allt uppgufað vatn mun skilja eftir leifar af föstu efni. Þegar kristallar myndast vegna breytinga á hitastigi (eins og kandís) eða vegna breytinga á þrýstingi, þá myndast þrývarmaset.

Gufunarset og þrývarmaset eru bæði útfellingar sem kristallast úr föstum efnum sem áður voru uppleyst í vökva. Lausn sem verður fyrir uppgufun, eins og sjór, mun skilja eftir gufunarset sem búið er til úr steindum sem voru í lausninni, en aðeins í grunnum sjó (um það bil 1 m og grynnra) hafa menn nokkurn tímann getað séð slíka uppgufun sem skilur eftir sig föst efni. Þegar þetta gerist, þá koma öll sex sölt sjávarins í ljós sem setjast gjarnan í lög. Það er enginn möguleiki fyrir stórum einsleitum setum einnar gerðar af salti í gegnum uppgufun. Það er vegna þessa sem leyndardómurinn um saltið er til staðar. Nú, með skilning á útfellingarferlinu, getum við lýst uppruna stórra saltseta.

Flest okkar skilja að sölt leysast upp í vatni og kristallast síðan þegar vatnið gufar upp. Við vitum einnig að þau leysast aftur upp ef þeim er blandað aftur í vatn. Aðrar steindir líkt og kvars leysast ekki upp í náttúrulegu vatni. Vegna þess að hugmyndin um að kvarskristallar vaxa í vatni er óþekkt, þá er það nokkuð merkilegt að raunverulega ‚sjá‘ vatn í steinum.

Uppruni salts án uppgufunar staðfest

Er til sönnun úr tilraunastofu eða úr náttúrunni um líkanið um útfellingu saltlaga? Hugmyndin að meiriháttar saltlög hafi myndast með útfellingu salts vegna breytinga í hitastigi og þrýstingi kom um það bil á árinu 2000. Síðan þá hafa verið fáar ef nokkrar tilraunir eða athuganir í jarðfræðisamfélaginu um rannsókn á því hvort saltlög kunnu að hafa myndast frá einhverju öðru en uppgufun. Það breyttist þó í júlí 2006 þegar hópur norskra vísindamanna gáfu út nýja rannsóknargrein í tímaritinu Marine and Petroleum Geology. Þessi rannsókn var einnig birt í Oil & Gas Journal:

Hópur rithöfunda undir stjórn sérfræðings frá Statoil ASA í haf-jarðfræði hefur lagt fram óhefðbundna kenningu um uppruna salts sem gæti haft víðtæka skírskotun til könnunar á olíu og gas.

Aragrúi af föstu salti getur myndast og hlaðist upp undir yfirborðinu, óháð sólaruppgufun sjávar, segja Martin Hovland frá Statoil og fjórir aðrir höfundar. (Oil & Gas Journal).

Hér höfum við rannsakendur sem leggja fram „óhefðbundna kenningu“ sem hefur „víðtæka skírskotun.“ Hins vegar nær skírskotunin lengra en yfir svið olíu- og gaskönnunar, enda hefur hún áhrif á alla jarðfræðina. Greinin skýrir ennfremur frá því að rannsóknarteymið „sýndi hvernig fast salt myndast.“ Þeir sögðu einnig að það hafi verði eðliseiginleikar vatns sem olli útfellingunni:

Norska rannsóknarteymið sýndi hvernig fast salt myndast í ástandi hás hitastigs / hás þrýstings þegar sjór streymir í vatnsþrýstikerfi í jarðskorpunni eða undir jarðlögum.

Það eru eðliseiginleikar vatns yfir marki sem örva útfellinguna. (Oil & Gas Journal).

Norska teymið sýndi hvernig þykk saltlög myndast með tilraunum á tilraunastofu og raunverulegum athugunum á vettvangi. Nánar úr athugunum þeirra mun vera umfjöllunarefni í undirkaflanum Salt auðkennið í kafla 8. En snúum okkur aftur að greininni í Oil & Gas Journal, en þar ásaka höfundarnir jarðfræðinga um að hafa litið fram hjá þessu mikilvæga ferli:

Núverandi líkan jarðfræðinga fyrir setmyndun og uppsöfnun salts reiðir sig einungis á sólaruppgufun sjávar og hafa jarðfræðingar litið fram hjá þessu nýja gangvirki útfellingar salts í jarðhita. (Oil & Gas Journal).

Jarðhita gangvirki, sem nýtir háan þrýsting og hitastig, er grundvöllurinn fyrir ferlin sem mynduðu stór saltlög, þar með talið salthvelfingar sem talað er um í kaflanum um falskenninguna um hringrás bergs. Til eru stór saltlög í öllum heimsálfum og þó eru engin merki um lyftingu meginlandanna. Til þess að ákvarða hvernig þessi saltlög komust í núverandi staðsetningu sína, þá þurfum við að bera kennsl á og rannsaka áþreifanlega sönnun fyrir hækkun hitastigs sjávar og dýpkun sjávar frá fyrri tímum. Meginmarkmið 8. kafla í UM, Allherjar flóðið, er að gera einmitt það. Í þeim kafla munum við uppgötva meira um uppruna stórra saltlaga og uppruna natríns og klóríðs (þessi efni finnast ekki sem frumefni í náttúrunni) sem saltlögin og salt sjávarins eru gerð úr.