Thème 1B 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Dès 1858, on dispose de cartes géographiques relativement précises qui ont permis à Antonio Snider-Pellegrini d’identifier la complémentarité des côtes de l’Afrique et de l’Amérique du Sud. Cette observation simple n’a alors pas d’explication claire. Jusqu’au début du XXe siècle, les géologues (à quelques exceptions près) attribuent aux continents une position fixe et immuable, C’est dans ce contexte qu’Alfred Wegener va présenter une théorie novatrice dans un article intitulé « La translation des continents ». Il s’agit de la théorie de la dérive des continents. On se propose de retrouver le contexte scientifique et les arguments qui ont permis l’émergence de l’idée d’une mobilité horizontale de l’écorce terrestre et de comprendre les oppositions à cette idée.

A partir des documents proposés, des pages 76 à 79 de votre manuel , de vos observations et vos connaissances personnelles, énoncer les arguments en faveur et en opposition à la théorie de la translation horizontale des continents par Wegener dans le contexte historique des années 1910.

Document 1 : La conception de la Terre avant Wegener

La théorie de Suess (1875) Jusqu’au début du XXe siècle, les géologues (à quelques exceptions près) attribuent aux continents une position fixe et immuable, les montagnes seraient dues au refroidissement de la Terre selon un effet de pomme fripée. Suess était un géologue autrichien (1831-1914). Pour lui, le refroidissement de la Terre aurait entraîné une diminution de son volume, donc de sa surface. Celle-ci aurait donc été mise sous compression, ce qui aurait été à l’origine et des chaînes de montagnes, et des vastes dépressions que constituaient les océans. Si cette théorie est exacte on doit retrouver à la surface de la Terre une distribution « gaussienne » des altitudes avec l’essentiel de la surface terrestre autour d’une valeur moyenne d’altitude – 2500 mètres. Suess prolonge sa théorie en proposant la théorie des ponts continentaux qui permet de comprendre que des fossiles semblables soient retrouvés de part et d’autre de continents actuellement très éloignés. En effet, les deux continents auraient été reliés par un pont continental qui se serait effondré, formant ainsi les océans. Cette théorie permettait à l’époque d’abonder dans le sens de la fameuse « disparition de l’Atlantide », mythe illustré par le dessin de la première page présentant l’Isula Atlantis au centre de l’Océan Atlantique. Deux théories s’affrontent : la théorie des ponts continentaux et la théorie de la dérive qui sera soutenue par Wegener.

Activité 7   : La dérive des continents ou la naissance de l’idée de la tectonique des plaques Thème

1B

Compétences travailléesNotions à construire

Au début du XXème siècle, les premières idées évoquant la mobilité horizontale s’appuient sur quelques constatations : - la distribution bimodale des altitudes (continents/océans) ; - les tracés des côtes ; - la distribution géographique des paléoclimats et de certains fossiles. Ces idées se heurtent au constat d’un état solide de la quasi-totalité du globe terrestre établi, à la même époque, par les études sismiques. L’idée de mobilité horizontale est rejetée par l’ensemble de la communauté scientifique.

Capacités

Comprendre les difficultés d’acceptation des premières idées de mobilité.

Attitudes

Manifester du sens de l’observation, de la curiosité, de l’esprit critique

Faire preuve d’autonomie Percevoir le lien entre sciences

et technique Respecter les règles de l’écoute

1

Thème 1B 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Suess considère également que les continents ont une densité de 2,8 et sont riches en Silicium et Aluminium (SIAL) et qu’ils flotteraient sur les océans composés de Silicium et Magnésium (SiMa) d’une densité de 3,3.

Schémas illustrant la théorie des ponts continentaux (gauche) et la dérive des continents (droite)

2

Thème 1B 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Document 2 : Les preuves de Wegener

En 1912, Wegener conçoit pour la première fois l’idée d’un déplacement latéral des continents à partir de l’observation d’un certain nombre de faits géologiques : « Pour dévoiler les états antérieurs du Globe, toutes les sciences s'occupant des problèmes de la terre doivent être mises à contribution et ce n'est que par la réunion de tous les indices fournis par elles que l'on peut obtenir la vérité ; mais cette idée ne paraît toujours pas être suffisamment répandue parmi les chercheurs» . Il regroupe donc des preuves d’ordre géologique, paléontologique, climatique et géographique.Selon lui, tous les continents étaient autrefois regroupés en un supercontinent : la Pangée.

Pour tenter d’expliquer, entre autres, la similitude dans le tracé des côtes de part et d’autre de l’Atlantique,il suggéra un glissement des blocs continentaux sur les matériaux constituants les fonds océaniques sous l’effet des forces liées à la rotation de la terre. Il conclut l’idée qu’autrefois l’Afrique et l’Amérique n’étaient qu’un seul et même bloc "la Pangée " qui se serait fragmenté en deux parties lesquelles se seraient ensuite éloignées l’une de l’autre: c’est la théorie de la dérive des continents.

L’emboîtement possible de certains blocs continentaux aujourd’hui séparés par des domaines marins suggère qu’ils furent un jour réunis. L’exemple le plus clair est offert par la complémentarité des côtes de l’Afrique et de l’Amérique du sud qui auraient commencé à se séparer au cours du Crétacé ainsi que l’Amérique du nord et l’Europe, celles-ci restant toujours soudées à leur extrémité Nord jusqu’au Quaternaire.

Wegener a remarqué non seulement une correspondance entre les côtes, mais aussi une concordance entre les structures géologiques à l’intérieur des continents, un argument lourd en faveur de l’existence du mégacontinent Pangée. La correspondance des structures géologiques entre l’Afrique et l’Amérique du sud appuie l’argument de Wegener. La situation géographique actuelle des deux continents montre la distribution des anciens blocs continentaux (bouclier) ayant plus de 2 Ga (milliards d’années).La correspondance des structures géologiques entre l’Amérique du Nord et l’Europe confirme aussi l’idée de Wegener. Les trois chaînes de montagnes, Appalaches (Est de l’Amérique du Nord), Mauritanides (Nord-Est de l’Afrique) et Calédonides (Iles britanniques, Scandinavie), aujourd’hui séparées par l’océan Atlantique, ne forment qu’une seule chaîne continue si on rapproche les continents à la manière de Wegener. Les géologues savent depuis longtemps qu’effectivement ces trois chaînes ont des structures géologiques identiques et qu’elles se sont formées en même temps entre 470 et 350 Ma.

On retrouve de part et d’autre de l’Atlantique, sur les continents actuels, des fossiles de plantes et d’animaux terrestres datant de 240 à 260 Ma. Ces organismes n’avaient pas la capacité de traverser un si large océan. On doit donc concevoir qu’autrefois tous ces continents n’en formaient qu’un seul, la Pangée, présentant des aires de répartition des organismes plus cohérentes que les aires actuelles.

On observe, sur certaines portions des continents actuels, des marques de glaciation datant d’il y a 250 Ma, indiquant que ces portions de continents ont été recouvertes par une calotte glaciaire. Le rassemblement des masses continentales donne un sens à la répartition de dépôts glaciaires datant d’il y a 250 Ma, ainsi qu’aux directions d’écoulement de la glace, relevées sur plusieurs portions de continents. La répartition, selon la géographie actuelle montre les zones glaciées.Il est plus qu’improbable qu’il ait pu y avoir glaciation sur des continents se trouvant dans la zone tropicale (Sud de l’Afrique, Inde). De plus, il est anormal que l’écoulement des glaces se fasse vers l’intérieur d’un continent (des points bas vers les points hauts ; cas de l’Amérique du sud, de l’Afrique, de l’Inde et de l’Australie). La répartition sur la Pangée montre que le pôle sud était recouvert d’une calotte glaciaire et l’écoulement de la glace se faisait en périphérie de la calotte.

3

Thème 1B 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Le géophysicien Wegener était bien au fait que la croûte continentale était plus épaisse sous les chaînes de montagnes que sous les plaines, et que cette situation répondait au principe de l’Isostasie, qui veut qu’il y ait un équilibre entre les divers compartiments de l’écorce terrestre dû aux différences de densité. Il en conçut l’idée que les continents "flottaient" sur un médium mal défini et qu’ainsi ils pouvaient dériver les uns par rapport aux autres. Les contemporains de Wegener n’ont pas été convaincus de cette proposition révolutionnaire de la dérive des continents; l’opposition fut vive. En fait, Wegener a démontré de façon assez convaincante qu’un jour, les continents actuels ne formaient qu’un seul mégacontinent, mais il ne démontrait pas que ceux- ci avaient dérivé lentement depuis les derniers 200 Ma. A la limite, on pourrait tout aussi bien invoquer certains scénarios des catastrophistes pour expliquer les constatations de Wegener. Le problème majeur, c’est qu’il ne proposait aucun mécanisme pour expliquer la dérive. Il démontrait bien que la répartition actuelle de certains fossiles, de traces d’anciennes glaciations ou de certaines structures géologiques soulevaient des questions importantes auxquelles il fallait trouver des explications. Mais ces constatations ne sont pas suffisantes pour démontrer que les continents ont dérivé. Notons, qu’à l’inverse, si les continents ont dérivé, il est nécessaire qu’il y ait un appariement entre les structures géologiques et la répartition des fossiles.

La courbe hypsographique montre une répartition bimodale des altitudes à la surface de notre planète, montrant bien la séparation Continents Océans.Pour Suess, le refroidissement de la Terre aurait entraîné une diminution de son volume, donc de sa surface. Celle-ci aurait donc été mise sous compression, ce qui aurait été à l’origine et des chaînes de montagnes, et des vastes dépressions que constituaient les océans.Si cette théorie est exacte on doit retrouver à la surface de la Terre une distribution « gaussienne » des altitudes avec l’essentiel de la surface terrestre autour d’une valeur moyenne d’altitude – 2500 mètres.

Un problème majeur se pose à Wegener : il doit rechercher les forces susceptibles de jouer un rôle moteur dans les déplacements horizontaux. Il avance différentes possibilités avec notamment l’implication de :

La rotation de la Terre dévierait les continents vers l’Ouest (Force de Coriolis) Les marées qui auraient un impact sur les continents (en plus des océans). La force D’Eötvös qui tend à pousser les continents des pôles vers l’équateur

Document 3 : Les connaissances de la structure du globe terrestre au début du XXème siècle

4

Thème 1B 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Document 4 : Les arguments de Jeffreys

Harold Jeffreys, un géophysicien anglais critique ardemment la théorie proposé par Wegener avec 2 arguments majeurs :

- « l’intensité des forces supposées est bien trop faible, la résistance du manteau bien trop forte pour permettre un déplacement appréciable des continents. » Il calcule que les forces supposées ont une amplitude 2,5.105 fois trop faible pour mouvoir et déformer les blocs continentaux et pour lui la théorie des translations est « out of the question ». - Il considère de plus que l’ajustement des continents qui bordent l’Atlantique est très approximatif.

De son côté, R. Chamberlin rédige un ouvrage « Some of the objection to Wegener’s theory » dans lequel on peut lire: « Si nous croyons l’hypothèse de Wegener, nous devons oublier tout ce que nous avons appris dans les soixante-dix dernières années et retourner sur les bancs de l’école ».

Les idées de Wegener ont été accueillies généralement avec hostilité. Des mesures géodésiques effectuées par Wegener semblaient indiquer une dérive du Groenland vers l'ouest par rapport à l'Europe (mesures obtenues par positionnement astronomique ou par différence des temps de transmission radio. En fait, on se rendra compte plus tard que ces mesures étaient fausses.De nombreux scientifiques s’opposent à sa théorie.

Lambert 1921 : " Évidemment tout cela est pure spéculation : l'hypothèse fondamentale est celle de socles continentaux supportés par un magma qui serait un liquide visqueux, mais visqueux dans le sens de la théorie classique de la viscosité des fluides. D'après cette théorie, un liquide, quelle que soit sa viscosité, cédera à une force si petite soit-elle, pourvu que le temps de l'action de celle-ci soit suffisamment long… »Termier en 1930 : " C'est un beau rêve, le rêve d'un grand poète. Mais essaye-t-on de l'étreindre, on s'aperçoit n'avoir dans les bras que de la vapeur, de la fumée. Elle attire, elle intéresse, elle amuse l'esprit, mais la solidité lui manque ".

5

Thème 1B 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

La controverse fait fureur et pendant une quinzaine d'années, le monde de la géologie est divisé en partisans et adversaires de la dérive continentale. Après la mort prématurée de Wegener dans une tempête de neige au Groenland, l'idée perd son plus ardent défenseur et la controverse s'atténue considérablement, avant de tomber dans l'oubli. Pour expliquer les ressemblances entre les fossiles retrouvés de part et d’autres des océans, Suess pense que ces continents étaient réunis autrefois en un seul continent et que les bassins océaniques actuels résultent d’affaissements de la croûte continentale qui ont permis l’invasion marine.

Document 5 : Les prédécesseurs de Wegener

S'il est indéniable qu'Alfred Wegener (1880-1930) est le véritable auteur de la théorie de la dérive continentale, il n'en est pas moins vrai qu'il a eu quelques prédécesseurs.

On trouve la première allusion à une séparation des continents bordant l'Atlantique dans un ouvrage de Snider-Pellegrini ("La création et ses mystères dévoilés", 1858). Snider est un tenant des anciennes théories catastrophistes selon lesquelles les continents se sont formés d'un seul côté de la planète lors de son refroidissement et ont émigré à leur place actuelle après le déluge. Il en donne pour preuve la similitude des côtes d'Afrique et d'Amérique du Sud.

Darwin émet l'idée en 1879 d'un mouvement latéral des continents et d'un morcellement de la croûte après son refroidissement. L'extraordinaire quantité d'énergie nécessaire à ce déplacement proviendrait de l'arrachement, dans la région du futur océan Pacifique, d'un énorme morceau de croûte terrestre qui devait donner naissance à la Lune. Cette idée persiste jusqu'au début du XXe siècle.

Fisher est le premier à faire mention, dans son traité "Physics of the Earth's Crust" de l'existence supposée de courants de convection dans l'intérieur de la Terre. Ces courants, ascendants sous les océans et descendants sous les continents seraient les moteurs de la dérive des continents.

La première hypothèse cohérente de la dérive des continents est formulée par l'Américain F.B. Taylor. Dans un long article publié en 1910, il essaie d'expliquer l'orogenèse. Selon lui, l'hypothèse de la contraction de la Terre ne suffit pas à expliquer de manière satisfaisante la répartition et la jeunesse de certaines chaînes de montagnes. Il propose une sorte de fluage de la croûte terrestre depuis le nord jusqu'au sud de l'Asie. Ces mouvements auraient créé l'Himalaya et le Pamir en se heurtant à la péninsule indienne. A l'est, les chaînes plissées auraient pu descendre librement jusqu'en Malaisie et en Indonésie. Les chaînes d'Europe, orientées de façon plus complexe, seraient expliquées par l'exiguïté du territoire, la présence de montagnes anciennes et par des poussées tangentielles venues de l'est et du bloc africain. Au sujet de la dorsale médio-atlantique, Taylor pense y trouver la ligne de rupture entre l'Afrique et l'Amérique du Sud. Contrairement à Wegener, Taylor n'apporte pas de preuves à son hypothèse: ceci explique, au moins partiellement, le peu de retentissement de sa théorie.

Document 6 : Sitologie

http://agnostique.terre-finance.fr/index.php/post/Wegener-et-la-tectonique-des-plaques-:-52-ans-de-consensus-scientifiquewww.ac-nice.fr/svt/productions/2ao/wegener/derive.htmhttp://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-derive-continents-wegener.xml#Terre-solide

6

Thème 1B 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

7

1 S : EVALUATION DEBATSCOMPETENCES Critères d’évaluation Auto Elève Prof

Compétence 1La maîtrise de la langue française

Participer à un débat, à un

échange verbal

- Prendre en compte les arguments d’autrui-Exprimer son propre point de vue en français grammaticalement correct- Utiliser le vocabulaire scientifique

Compétence 3Culture scientifique

Histoire d’un modèle

- Maîtriser des connaissances scientifiques sur la « dérive des continents » et/ou sur son rejet

Compétence 6Les compétences

sociales et civiques

Comportement responsable

- Respecter les règles d’écoute et de prise de parole- Faire preuve d’esprit critique