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Umstrittener Geschwindigkeitsrekord

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 29.04.2010 09:22

Die Anden gehören zu den größten Gebirgsketten der Erde. In Sachen Höhe müssen sie sich nur dem Himalaja geschlagen geben, und mit rund 7000 Kilometern Länge sind sie sogar Rekordhalter. Auch was ihr Höhenwachstum angeht, galten sie in den vergangenen Jahren als Nummer 1. Sie sollen innerhalb von gerade einmal 3,5 Millionen Jahren geradezu emporgeschossen sein. Um 2,5 Kilometer nämlich soll sich das bolivianische Zentralplateau der südamerikanischen Bergkette im späten Miozän gehoben haben. Eine Gruppe von US-Geowissenschaftlern zieht diese Vorstellung jetzt in Zweifel: Die zugrunde liegenden Daten seien falsch interpretiert worden, schreiben sie in „Science“.

Hochland von BolivienDie Höhenvermessung der Erdoberfläche ist heutzutage mit Satellitenhilfe kein großes Kunststück mehr und gelingt zentimetergenau. Doch wenn die Geologen die Auffaltung der großen Gebirgsketten über die Jahrmillionen hinweg genau einschätzen wollen, ist das nicht ganz so einfach: „Das war für sehr lange Zeit ein großes Problem, das wir nicht lösen konnten“, berichtet David Rowley, Geologie-Professor an der Universität von Chicago, „deshalb haben wir unter anderem Methoden entwickelt, die stabile Isotopen nutzen, um Gebirgshöhen in der Vergangenheit zu bestimmen.“ Dafür benutzen die Geowissenschaftler Sauerstoffisotope, denn Sauerstoff ist zum Beispiel Bestandteil von Karbonat im Kalk, der sich als Sediment in Bergseen ablagert und damit die Höhe zum Zeitpunkt der Ablagerung angeben soll.

Parinacota und Laguna Chungara in BolivienVor rund vier Jahren hatten Geologen an Sauerstoffisotopen aus den Anden überraschende Werte gemessen und den aufsehenerregenden Schluss von den schnell wachsenden Anden daraus gezogen. „Sie haben gemessen, dass sich die Verteilung der stabilen Sauerstoffisotope während der rund drei Millionen Jahre im späten Miozän dramatisch verändert hat", erklärt Christopher Poulsen, Associate Professor für Geowissenschaften an der Universität von Michigan in Ann Arbor und Hauptautor der aktuellen und kritischen "Science"-Studie, „interpretiert wurde das als Höhenwachstum des Hochlandes um zwei bis drei Kilometer über diese Periode von drei Millionen Jahren, was ausgesprochen dramatisch wäre."

Luftaufnahme der AndenSauerstoff kommt, wie viele andere chemische Elemente, in unterschiedlich schweren Varianten, sogenannten Isotopen, vor, die sich durch die Zahl der Neutronen im Atomkern voneinander unterscheiden. Die beiden stabilen Sauerstoff-Isotope sind O-16 und O-18. Prinzipiell, so die Grundannahme der Messmethode, ist das Verhältnis dieser stabilen Isotopen zueinander immer gleich. Allerdings gibt es verschiedene Einflüsse, die für Veränderungen in ihrem Verhältnis zueinander sorgen und deshalb als Maßstab genutzt werden können. So führt die Schwerkraft zum Beispiel dazu, dass Regenwolken mit steigender Höhe immer weniger von der schweren Sauerstoffvariante O-18 in ihrem Wasser haben: Die Regentropfen mit schweren Sauerstoffisotopen darin fallen einfach früher heraus, wenn die Wolken aufsteigen und abregnen. Das macht die Sauerstoffisotope zu so etwas wie geochemischen Höhenmessern, die vor allem im Hochgebirge nützlich sind. Eingebaut in Karbonatminerale, die sich in Bergseen bilden, konservieren diese Sauerstoffisotope über Jahrmillionen hinweg Informationen über den Regen, der einst gefallen ist: Je weniger O-18, in desto größerer Höhe wurde das Karbonat gebildet, und ein drastischer Höhenunterschied von zwei bis drei Kilometern über einen kurzen Zeitraum von nur 3,5 Millionen Jahren deutet auf rasantes Höhenwachstum der Anden hin.

Überblick über die Anden„Allerdings stellte sich heraus, dass das Verhältnis der Sauerstoffisotopen diversen Einflüssen unterliegt", so Poulsen, „und wir wollten herausfinden, wie stark der Einfluss des Höhenwachstums war, verglichen etwa mit klimatischen Einflüssen." Je intensiver sich die Geowissenschaftler um Poulsen mit den Sauerstoffisotopen beschäftigten, desto mehr wuchs ihr Verdacht, dass es für die auffällige Isotopenverschiebung mehr als eine Erklärung geben könne. „Ein Teil geht sicherlich auf das Höhenwachstum der Anden zurück", betont der US-Geowissenschaftler, „aber ein großer Teil dieses Signals spiegelte eine abrupt ansteigende Niederschlagsintensität über dem Gebirge wider." Denn auch Starkregen lassen anfangs viel mehr vom schweren O-18 niederprasseln als vom leichteren O-16. „Wir glauben daher, dass die Werte nur ein sachtes Höhenwachstum des Gebirges anzeigen, aber dafür ein abruptes Einsetzen von monsunartigen Starkregenfällen."

Die Forscher aus Michigan überprüften ihre Hypothese mit einem globalen Klimamodell, das die Veränderungen über Südamerikas Westen zeigen sollte, wenn man die Höhe der Anden variiert. „Heute bringt ein Windband Wasserdampf aus dem Amazonas in die Zentralanden. Als die Berge flach waren, war diese Strömung sehr schwach, blieb im Amazonas stecken. Als die Berge aufstiegen, wurde das Windband stärker. Es verlagerte sich nach Westen und schaffte schließlich Wasserdampf heran, der in den Anden starke Regenfälle auslöste", berichtet Poulsen.

Luftaufnahme der AndenVon etlichen ihrer Kollegen ernten Poulsen und seine Partner allerdings erst einmal Skepsis. "Wir müssen genau darauf achten, womit sich Poulsen auseinandersetzt", unterstreicht etwa David Rowley. Die Studie, die die Kollegen aus Michigan ins Visier genommen hätten, habe nicht nur aufgrund der Isotopenverhältnisse ein schnelles Höhenwachstum der Anden diagnostiziert, sondern auch aufgrund von Hinweisen auf damalige Temperaturen. „Darüber aber sagen Poulsen und seine Kollegen nichts", so Rowley, „und auch mit den Daten über die Paläotemperatur wäre man zu den Schlüssen gelangt, die damals publiziert wurden." Nämlich dass sich die Anden schnell gehoben haben. Die Ergebnisse aus Ann Arbor würden zweifellos die Diskussion beleben und auch Fragen über die Aussagekraft der Isotopenmethoden aufwerfen. „Wir haben nur keine einfache Methode für solche Fragen", erklärt der Geologe aus Chicago, „hätten wir sie, würden wir uns nicht mit den Isotopen herumschlagen."

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