Wenn sich ein Planet dreht, erzeugt dies starke Fliehkräfte und beeinflusst auch die Verteilung der Massen. Gibt es beispielsweise eine Unwucht, weil besonders schwere Gebiete asymmetrisch verteilt sind, strebt das System danach, dies auszugleichen. Die Folge ist eine echte Polwanderung: Erdkruste und oberer Mantel verrutschen gegenüber der Rotationsachse und gleichen die Unwucht durch diese Verlagerung aus. Dabei bleibt die Erdachse im kosmischen Rahmen gleich, nur die „Haut“ der Erde hat sich verschoben.
In geringem Maße gibt es eine solche Polwanderung auch heute: Der geografische Pol der Erde verlagert sich im Schnitt um rund zehn Zentimeter pro Jahr. Ursachen dafür sind unter anderem die Plattentektonik und geologische Spätfolgen der Eiszeit, aber auch Strömungen im Erdmantel, schmelzende Eismassen und Veränderungen in der irdischen Wasserverteilung.
Gab es geografische „Polsprünge“ in der Erdgeschichte?
Strittig ist jedoch, ob es in der Erdgeschichte auch sprunghafte Polwanderungen gegeben hat – Phasen, in denen die feste Hülle unseres Planeten schnell und stark verrutschte. Einige Geologen sehen darin mögliche Auslöser für Massenaussterben und plötzliche Klimawechsel. „Solche Ereignisse haben tiefgreifende Auswirkungen auf Klima, Biosphäre und den Geodynamo“, erklären Mathew Domeier und seine Kollegen von der Universität Oslo. Doch die Studienlage ist widersprüchlich: Einige Studien lieferten daher Hinweise auf schnelle Polwanderungen, andere nicht.
Das Problem: Zwar können paläomagnetische Messungen Hinweise auf mögliche Polwanderungen geben, aber auch tektonische Kontinentbewegungen erzeugen ähnliche Muster. „Weil die Erdoberfläche ständig durch tektonische Plattenbewegungen umgeformt wird, lassen sich echte Polwanderungen von anderen kinematischen Signalen nur schwer unterscheiden“, schreiben die Forschenden.
Meeresspiegel als Polwanderungs-Anzeiger
Domeier und sein Team haben daher eine alternative Methode entwickelt, um vergangene Polwanderungen zu identifizieren. Ausgangspunkt dafür ist die Tatsache, dass das Wasser der Ozeane schneller auf Verschiebungen der Erdoberfläche reagiert als die Landflächen. Dadurch verändern sich die Meeresspiegel in einem bestimmten Muster, das einem Quadrupol ähnelt: An zwei gegenüberliegenden Stellen der Erdkugel wölbt sich die Wasseroberfläche stärker auf als unter normalen Bedingungen. An den beiden anderen Polen sinkt der Meeresspiegel unter das normale Niveau.
Der Clou dabei: Diese Meeresspiegelveränderungen verursachen Überflutungen, die geologische Spuren hinterlassen. „Karten der kontinentalen Überflutungen stehen im kontinentübergreifenden Maßstab und mit einer zeitlichen Auflösung von 10 Millionen Jahren für den Zeitraum bis vor 540 Millionen Jahren zur Verfügung“, berichten Domeier und seine Kollegen. Mithilfe computergestützter Analysen dieser Karten haben sie daher nach Hinweisen auf echte Polwanderungen in den ltzten 320 Millionen Jahren gesucht.
Drei schnelle Polwanderungen in Jura und Kreidezeit
Tatsächlich wurden die Forschenden fündig: Sie identifizierten vier Zeiten, in denen die Erde eine schnelle, starke Polwanderung durchlaufen haben muss. Die früheste ereignete sich zu Beginn des Jura vor rund 200 bis 190 Millionen Jahren, einer Zeit, in der der Superkontinent Pangäa gerade zerbrach. Den Analysen zufolge verrutschte die Erdoberfläche damals gegen den Uhrzeigersinn, die Achse dieser Verlagerung lag bei 111 Grad östlicher Länge.
Die zweite Polwanderung ereignete sich am Übergang des Jura zur Kreidezeit vor 150 bis 140 Millionen Jahren. Dabei verschob sich die feste Hülle der Erde im Uhrzeigersinn um eine Achse bei 58 Grad östlicher Länge. „Das Signal dieser Polwanderung ist das stärkste der gesamten 320 Millionen Jahre“, berichtet das Team. Vor rund 100 bis 90 Millionen Jahren, in der mittleren Kreidezeit, folgte die dritte Polwanderung. Die Erdoberfläche verschob sich dabei um fast dieselbe Achse wie zuvor, aber in genau die entgegengesetzte Richtung.
Diese drei anhand der neuen Methode identifizierten Polwanderungen stimmen relativ gut mit einigen schon in früheren Studien postulierten Ereignissen dieser Art überein, wie Domeier und seine Kollegen erklären. Demnach haben mehrere paläomagnetische und plattentektonische Analysen ebenfalls Hinweise auf schnelle Verlagerungen des geografischen Pols zu Beginn und am Ende des Jura und in der mittleren Kreidezeit geliefert.
Vierte, schwächere Verschiebung im Miozän
Die vierte von Domeier und seinem Team identifizierte Polwanderung ist dagegen neu: In ihren Analysen detektierten sie auch am Übergang vom Oligozän zum Miozän vor 30 bis 20 Millionen Jahren das Signal für eine Verlagerung der Erdoberfläche. „Dieses Signal entspricht einer Drehung im Uhrzeigersinn um eine Achse bei 93 Grad Ost“, berichten sie. Allerdings seien die Abweichungen der Meeresspiegel und die statistische Signifikanz bei diesem Ereignis am schwächsten. Sollte es damals eine Polwanderung gegeben haben, war sie demnach langsamer und weniger stark als bei den drei früheren.
Insgesamt liefern diese Ergebnisse weitere Indizien dafür, dass auch die Erde abrupte Polwanderungen durchlaufen hat. Demnach verschieben sich die geografischen Pole unseres Planeten keineswegs nur allmählich wie zurzeit – sie können auch abrupte Sprünge vollführen. „Unsere Resultate widerlegen die Auffassung, nach der die echte Polwanderung vernachlässigbar oder durchgehend langsam ist“, konstatieren Domeier und seine Kollegen. „Stattdessen sprechen sie dafür, dass die Erdgeschichte immer wieder durch Episoden schneller Polwanderung gekennzeichnet war.“
Was diese geografischen Polsprünge auslöste und welche Auswirkungen sie hatten, muss nun genauer untersucht werden. Es sei aber wahrscheinlich, dass diese Ereignisse erhebliche geologische, klimatische und ökologische Folgen nach sich zogen.
Quelle: Mathew Domeier et al. (Centre for Planetary Habitability, Universität Oslo), Science, 2026; doi: 10.1126/science.aec8423
