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Landmasse am Nordpol

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 14.02.2012 13:32

Immer wieder sollen sich alle Landmassen der Erdoberfläche zu einem gewaltigen Superkontinent vereinigen: Ur gilt als der früheste, dann gab es Columbia oder Nuna, dann Rodinia, dann Pangäa. Zwar sind alle Landmassen bis auf Pangäa mehr oder weniger hypothetisch, dennoch gehen viele Geowissenschaftler davon aus, dass es so etwas wie einen Zyklus der Superkontinente gibt - den sogenannten Wilson-Zyklus.

Der Weg nach Amasia: Wie die Kontinente in 100 Millionen Jahren liegen könnten (© Nature/Ross Mitchell)."Über diesen Zyklus hat es einige Debatten gegeben", erklärt Ross Mitchell, Geowissenschaftler an der Universität Yale, "und auch darüber, ob sich ein Muster entdecken lässt oder nicht." Pangäa bildete sich vor 300 Millionen Jahren, Rodinia vor etwa einer Milliarde Jahren und bei Columbia/Nuna geht man von einer Entstehungszeit vor 1,8 Milliarden Jahren aus. "Das ist zumindest kein so regelmäßiger Zyklus wie etwa die Jahreszeiten", sagt Mitchell, "und tatsächlich könnte es sein, dass sich der Zyklus der Superkontinente beschleunigt." Der Yale-Forscher schätzt daher, dass die "Amasia" getaufte künftige Landmasse in 50 bis 200 Millionen Jahren entstehen soll. Wichtiger als die Entstehungszeit ist jedoch der Entstehungsort. Mitchell und seine Kollegen von der Universität Yale glauben, dass die beiden amerikanischen Kontinente über dem Nordpol mit Eurasien kollidieren, und dass sich auch Afrika und Australien an dieser Zusammenballung beteiligen werden. Nur die Antarktis bleibt, wo sie seit rund 300 Millionen Jahren verharrt, "sie ist quasi", so Mitchell, "über dem Südpol gestrandet". 

Damit kommen Mitchell und seine Kollegen zu einem komplett anderen Ergebnis als die bisherigen Projektionen. Mitchell: "Wir hatten bisher mit dem Introversions- und dem Extroversions-Modell zwei genau entgegengesetzte Vorschläge." Beim ersten driften alle Bestandteile des alten Superkontinents nach seinem Zerbrechen wieder an der ursprünglichen Stelle zusammen und bilden den nächsten sozusagen standorttreu. Für die nächsten 200 Millionen Jahre würde das bedeuten, dass sich der Atlantik wieder schließt und der amerikanische Doppelkontinent mit Eurasien und Afrika verschmilzt. Das zweite Modell geht dagegen davon aus, dass die Impulse, die den Superkontinent zerbrechen ließen, fortbestehen und alle Kontinentalbruchstücke an genau der entgegengesetzten Seite der Erdkugel zusammentreiben. In diesem Modell würde sich der Pazifik, der älteste Ozean auf der Erde, schließen und der amerikanische Doppelkontinent an den fernöstlichen Teil Eurasiens andocken. Der Atlantik dagegen würde sich immer weiter öffnen. 

In ihrem eigenen Modell gehen die Geophysiker aus Yale davon aus, dass sich ein Superkontinent im rechten Winkel zur Hauptachse seines Vorgängers bildet, sie nennen ihr Modell daher orthovertiert. Danach vereinigen sich erst die beiden amerikanischen Kontinente, indem sich der Golf von Mexiko schließt, danach wandert das vereinigte Amerika in Richtung Nordpol, wo es mit Eurasien zusammenstößt. Bei diesem Modell würde auch der arktische Ozean schließlich verschwinden.

Der Motor dieser Bewegungen ist die Plattentektonik. Um die Hitze aus dem Erdinneren abzuführen, wälzt sie den Erdmantel mit Konvektionsströmungen um: Konvektionszellen entstehen, die an der Oberfläche die kalte Erdkruste mit sich ziehen und so Kontinente bewegen, Meere öffnen oder schließen und Gebirge auftürmen - und eben auch Superkontinente zusammenschieben. Doch ist deren Dasein nicht von Dauer, denn eine so ausgedehnte kontinentale Kruste wirkt wie eine Isolierdecke auf den darunter liegenden Mantel: Es sammelt sich immer mehr Hitze an, die Strömung des Materials beginnt, sich langsam umzukehren, und die Konvektionszelle ändert ihre Richtung. Mitten unter dem Superkontinent wallt heißes Mantelmaterial auf, schwächt erst die Kontinentalkruste und treibt ihre Bestandteile schließlich auseinander. Bisweilen kommt noch ein Zufallselement in Gestalt eines Plumes hinzu. Das sind besonders große Hitzeanomalien, die direkt von der Kern-Mantelgrenze aufsteigen und unwiderstehlich alles Material verflüssigen, was sich in ihrem Weg befindet. 

Modelle über die Bildung der Superkontinente sind keineswegs Gedankenspielerei, denn die genauen Orte der vergangenen Landmassen sind mit Ausnahme von Pangäa ziemlich umstritten. Ein vernünftiges Modell ihres Entstehungszyklusses könnte helfen, die häufig nur sporadischen Informationen zu einem geschlossenen Bild der Erdvergangenheit zusammenzufügen. "Eine ferne Zukunft wie Amasia interessiert mich weniger", sagt etwa David Rothery, Dozent an der Open University in Milton Keynes, gegenüber der BBC, "aber wir können die Ökosysteme der Vergangenheit viel besser verstehen, wenn wir genau wissen, wo sie sich auf der Erdoberfläche befunden haben."

Mitchell stützt sein Modell auf die genaue Analyse paläomagnetischer Daten, die in weltweit verfügbaren Datenbanken gespeichert werden. "Magnetisierbares Material richtet sich, solange es flüssig ist, am jeweils herrschenden Magnetfeld aus", erklärt der Geophysiker, "und wenn es wie Lava erstarrt oder wie Sedimentgestein fest wird, dann speichert es diese Ausrichtung." Mit diesen Daten bestimmt man schon seit geraumer Zeit die geographische Breite, in der sich das Material befand, als es sich verfestigte, denn die Kristalle liegen je nach Breitengrad mehr oder weniger horizontal. Die geographische Länge dagegen konnte man nicht festlegen, da sich das Magnetfeld wie ein Netz gleichmäßig um die Erde legt. 

"Wir haben aber bei der genauen Analyse entdeckt, dass sich jeder Superkontinent während seiner Bildung so über die Oberfläche bewegt, als ob er um eine stabile Achse oszilliere", erklärt Mitchell, "und mit dieser Achse haben wir ein Mittel, die Ausrichtung eines Superkontinents zu bestimmen." Und wenn man diese Achsen für Pangäa und Rodinia und mit einigen Abstrichen auch für Columbia/Nuna bestimmt, zeigt sich ein Muster. "Pangäa liegt in einem 90-Grad-Winkel zu seinem Vorläufer Rodinia", so Mitchell, "und dieser in einem 90-Grad-Winkel zu seinem Vorgänger Nuna." 

Von der Fachwelt wird das Modell der drei Yale-Forscher durchaus wohlwollend aufgenommen. "Eine tolle Arbeit", meint etwa Joe Kirschvink, Geophysiker am Caltech in Kalifornien gegenüber "Nature". "Die Idee ist plausibel, aber es sind noch große Unsicherheiten dabei", erklärt der deutsche Geophysiker Bernd Steinberger vom GFZ in Potsdam. Und der Geologe Brendan Murphy von der St. Francis Xavier-Universität in Kanada ergänzt: "Selbst wenn dieses Modell falsch sein sollte, können wir viel lernen, wenn wir es an den Daten testen."