Der uralte Superkontinent Rodinia drehte sich von innen nach außen, als die Erde vor etwa 700 Millionen Jahren ihren eigenen Ozean verschluckte, so neue Forschungsergebnisse.
Rodinia war ein Superkontinent, der dem berühmteren Pangea vorausging, das vor 320 Millionen bis 170 Millionen Jahren existierte. In einer neuen Studie argumentieren Wissenschaftler um Zheng-Xiang Li von der Curtin University in Perth, Australien, dass sich Superkontinente und ihre Superozeane in abwechselnden Zyklen bilden und auflösen, wobei die Ozeankruste manchmal erhalten bleibt und manchmal ins Erdinnere zurückgeführt wird.
„Wir vermuten, dass die Struktur des Erdmantels nur bei jedem zweiten Superkontinent durch die Neubildung eines neuen Superozeans und eines neuen Feuerrings vollständig reorganisiert wird“, schreibt Li in einer E-Mail an Live Science. Der „Ring of Fire“ ist eine Kette von Subduktionszonen rund um den Pazifik, wo die Kruste des Ozeans unter den Kontinenten schleift. Vulkane und Erdbeben sind rund um den Ring of Fire häufig, was ihm seinen Namen gab.
Tiefe Geschichte
Die Geschichte der Superkontinente ist etwas undurchsichtig, aber Geowissenschaftler sind zunehmend davon überzeugt, dass die Kontinente im Durchschnitt alle 600 Millionen Jahre zu einer riesigen Landmasse verschmelzen. Den Anfang machte Nuna, das vor 1,6 Milliarden bis 1,4 Milliarden Jahren existierte. Dann brach Nuna auseinander, um sich dann vor etwa 900 Millionen Jahren zu Rodinia zusammenzuschließen. Rodinia löste sich vor 700 Millionen Jahren auf. Dann, vor etwa 320 Millionen Jahren, bildete sich Pangea.
Es gibt Muster in der Zirkulation des Erdmantels (die Schicht unter der Erdkruste), die gut zu diesem 600-Millionen-Jahre-Zyklus zu passen scheinen, so Li. Einige Mineral- und Goldvorkommen sowie geochemische Signaturen in altem Gestein treten jedoch in einem längeren Zyklus auf – einem Zyklus, der näher bei einer Milliarde Jahren liegt. In einer neuen Arbeit, die in der April-Ausgabe der Fachzeitschrift Precambrian Research erschienen ist und gerade online veröffentlicht wurde, argumentieren Li und seine Kollegen, dass auf der Erde tatsächlich zwei Zyklen gleichzeitig ablaufen: ein 600 Millionen Jahre langer Superkontinent-Zyklus und ein Milliarden Jahre langer Superozean-Zyklus. Die Forscher stellen die Hypothese auf, dass sich jeder Superkontinent auf zwei alternierende Arten auflöst und neu bildet.
Ein alternierendes Muster?
Die beiden Methoden werden „Introversion“ und „Extroversion“ genannt. Um Introversion zu verstehen, stellen Sie sich einen Superkontinent vor, der von einem einzigen Superozean umgeben ist. Der Kontinent beginnt sich in Stücke zu teilen, die durch einen neuen, inneren Ozean getrennt sind. In diesem neuen, inneren Ozean setzen dann, aus welchen Gründen auch immer, Subduktionsprozesse ein. An diesen feurigen Stellen taucht die ozeanische Kruste zurück in den heißen Erdmantel. Der innere Ozean wird in das Innere des Planeten zurückgefressen. Die Kontinente kommen wieder zusammen. Voilà – ein neuer Superkontinent, umgeben von demselben alten Superozean, der vorher da war.
Die Extroversion hingegen schafft sowohl einen neuen Kontinent als auch einen neuen Superozean. In diesem Fall reißt ein Superkontinent auseinander, wodurch dieser interne Ozean entsteht. Diesmal findet die Subduktion jedoch nicht im internen Ozean statt, sondern in dem Superozean, der den auseinanderbrechenden Superkontinent umgibt. Die Erde verschluckt den Superozean und zieht die zerrissene kontinentale Kruste rund um den Globus. Der Superkontinent dreht sich im Wesentlichen von innen nach außen: Seine ehemaligen Küstenlinien zerschellen und bilden seine neue Mitte, und die zerrissene Mitte ist nun die Küste. Währenddessen ist der einstige innere Ozean nun ein brandneuer Superozean, der den neuen Superkontinent umgibt.
Li und seine Kollegen argumentierten anhand von Modellen, dass sich in den letzten 2 Milliarden Jahren Introversion und Extroversion abgewechselt haben. In diesem Szenario brach der Superkontinent Nuna auseinander und bildete dann durch Introversion Rodinia. Der Superozean von Nuna überlebte und wurde zum Superozean von Rodinia, den die Wissenschaftler als Mirovoi bezeichnen. Nuna und Rodinia hatten ähnliche Konfigurationen, sagte Li, was die Vorstellung untermauert, dass Nuna einfach auseinanderbrach und dann wieder zusammenkam.
Aber dann begann die ozeanische Kruste von Mirovoi zu subduzieren. Rodinia zog sich auseinander, als sein Superozean verschwand. Es stieß auf der anderen Seite des Planeten als Pangea wieder zusammen. Der neue Ozean, der sich aus Rodinia bildete, brach auseinander und wurde zum Superozean von Pangea, bekannt als Panthalassa.
Die Zukunft der Erde
Pangea brach natürlich auseinander und wurde zu den Kontinenten, die wir heute kennen. Die Überreste von Panthalassa haben als pazifische ozeanische Kruste überlebt.
Die in den neuen Forschungen unterstellten letzten 2 Milliarden Jahre der Geschichte sind plausibel, sagte Mark Behn, ein Geophysiker am Boston College und an der Woods Hole Oceanographic Institution, der die tiefe Geschichte der Erde untersucht, aber nicht an den neuen Forschungen beteiligt war. Es ist jedoch schwer zu sagen, ob die untersuchten Zyklen ein echtes, grundlegendes Muster darstellen.
„Man hat nur drei Iterationen, also versucht man, Trends aus nicht sehr vielen Zyklen zu extrapolieren“, sagte Behn.
Wenn das alternierende Muster anhält, so Li, wird sich der nächste Superkontinent durch Introversion bilden. Die inneren Ozeane, die durch das Rifting von Pangea entstanden sind – der Atlantik, der Indische und der Südliche Ozean – werden sich schließen. Der Pazifik wird sich ausdehnen und der einzige Superozean des neuen Kontinents werden. Die Wissenschaftler nennen diesen theoretischen zukünftigen Superkontinent Amasia. (Im Moment schrumpft der Pazifik durch Subduktion leicht, aber dieses Muster kann sich über Hunderte von Millionen Jahren fortsetzen oder auch nicht.)
Die Zukunft der Superkontinente der Erde bleibt unklar. Modelle, die versuchen, die Bewegungen der Kontinente mit der internen Dynamik des Erdmantels zu kombinieren, könnten helfen festzustellen, ob die Introversion/Extroversion-Zusammensetzungsmethoden realistisch sind, so Li. Die von Li und seinen Kollegen verwendeten Methoden, bei denen molekulare Variationsmuster in alten Gesteinen untersucht wurden, sind wahrscheinlich der richtige Weg, um diese grundlegenden Fragen der Plattentektonik anzugehen, sagte Behn.
Letztendlich, so Behn, läuft die Frage darauf hinaus, was die Plattentektonik antreibt. Niemand weiß, was den Beginn der Subduktion an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit auslöst, sagte er. Es gibt sogar eine Debatte darüber, wann die Erdplatten begonnen haben, sich zu verschieben. Einige Wissenschaftler glauben, dass die Plattentektonik kurz nach der Entstehung der Erde begann. Andere glauben, dass sie vor 3 Milliarden, 2 Milliarden oder einer Milliarde Jahren begann.
„Die Daten für diese Dinge werden gerade erst erwachsen“, sagte Behn, „und wir sind erst jetzt in der Lage, die Teile zusammenzufügen.“
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Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.
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