Plumes ? gigantische pilz- oder kanalförmige Aufstiegsbahnen heißen Gesteinsmaterials aus dem Erdinneren ? sind einer neuen Theorie zufolge Antriebsmotoren für geologische Phänomene, wie Kontinentbewegungen, Erdbeben, Vulkanismus aber auch Klimaveränderungen. Das berichtet die Zeitschrift Nature.
Mit ihrem Modell versuchen Alessandro Forte (University of Western Ontario) und Jerry Mitrovica (University of Toronto) eine Antwort auf die schwierige Frage zu finden, wie sich die Erde von ihren innersten bis zu den äußeren Schichten im Laufe der Zeit verändert hat. Das Modell der beiden Wissenschaftler stellt die derzeit umfassendste Theorie zur Erklärung physikalischer Phänomene an der Erdoberfläche dar.
Die Forscher fanden heraus, dass es zwei riesige Gebiete gibt, in denen kaltes Material in das Innere der Erde zurücksinkt und zwei ebenso große Plumes, in denen heißes Material aus Hunderten von Kilometern Tiefe wieder nach oben steigt. Das Modell bietet damit eine Ergänzung zur Theorie der Plattentektonik an, die besagt, dass die Erdkruste aus verschiedenen Platten besteht, die ständig in Bewegung sind. Unklarheit herrschte bislang jedoch darüber, welche Kräfte im Erdinneren für diese Prozesse verantwortlich sein könnten, so Forte.
Die ersten Hinweise auf die gewaltigen vertikalen Transportkanäle fanden die Wissenschaftler bei der geophysikalischen Auswertung von Erdbebenwellen, mit denen sie das Innere der Erde bis zum Rand des Erdkerns untersuchen können. Die durch die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Bebenwellen erzeugten Bilder zeigten, dass tief unter den Rändern des Pazifik zwei große Gebiete existierten, in denen die Wellen sich schneller ausbreiten. Unter dem zentralen Pazifik und unter Afrika hingegen befinden sich zwei riesige Plume-artige Regionen, in denen die Wellen deutlich langsamer werden. In den “schnelleren” Gebieten sinkt schweres Krustenmaterial in Richtung Erdkern, in den langsameren steigt ? ähnlich riesigen Luftballons ? heißes, möglicherweise seit Entstehung der Erde unverändertes Material wieder auf, schreiben die Wissenschaftler.
Forte und Mitrovica stützen sich bei ihrem Modell auf ein ganzes Arsenal verschiedener Beobachtungen, beispielsweise auf winzige Änderungen in der Erdrotation und des Gravitationsfeldes bis hin zu Verbiegungen der Erdkruste, wie sie beispielsweise in Afrika deutlich nachweisbar sind.
Das umfassende Modell der beiden Wissenschaftler kann die Erklärung für geologische Langzeitprozesse, wie Meeresspiegelschwankungen, topographische oder auch klimatische Veränderungen liefern. Zudem, so Forte, könne das Modell auch zur Interpretation von Vorgängen auf anderen Planeten benutzt werden.
Olaf Elicki
