Joseph Norman
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Der alte Superkontinent Rodinia hat sich auf den Kopf gestellt, als die Erde vor etwa 700 Millionen Jahren ihren eigenen Ozean verschluckte.
Rodinia war ein Superkontinent, der der bekannteren Pangaea vorausging, die vor 320 bis 170 Millionen Jahren existierte. In einer neuen Studie argumentieren Wissenschaftler unter der Leitung von Zheng-Xiang Li von der Curtin University in Perth, Australien, dass Superkontinente und ihre Superozeane sich in abwechselnden Zyklen bilden und auflösen, die manchmal die Ozeankruste bewahren und manchmal wieder in das Erdinnere zurückführen.
"Wir schlagen vor, dass die Erdmantelstruktur nur durch die Regeneration eines neuen Superozeans und eines neuen Feuerrings jeden zweiten Superkontinent (oder jeden zweiten Zyklus) vollständig neu organisiert wird", schrieb Li in einer E-Mail an. Der "Ring of Fire" ist eine Kette von Subduktionszonen rund um den Pazifik, in denen die Kruste des Ozeans unter den Kontinenten mahlt. Vulkane und Erdbeben sind rund um den Feuerring häufig und verleihen ihm seinen Namen… [In Fotos: Ozean versteckt unter der Erdoberfläche]
Tiefe Geschichte
Die Geschichte der Superkontinente ist etwas trübe, aber Geowissenschaftler sind zunehmend davon überzeugt, dass die Kontinente durchschnittlich alle 600 Millionen Jahre zu einer riesigen Landmasse verschmelzen. Zuerst kam Nuna, die vor 1,6 bis 1,4 Milliarden Jahren existierte. Dann brach Nuna auseinander, um sich vor etwa 900 Millionen Jahren als Rodinia zusammenzuschließen. Rodinia hat sich vor 700 Millionen Jahren getrennt. Dann, vor ungefähr 320 Millionen Jahren, bildete sich Pangaea.
Es gibt Muster in der Zirkulation des Mantels (der Schicht unter der Erdkruste), die gut zu diesem 600-Millionen-Jahre-Zyklus passen, sagte Li. Einige Mineral- und Goldvorkommen sowie geochemische Signaturen im alten Gestein treten jedoch in einem längeren Zyklus wieder auf - einer, der näher an einer Milliarde Jahren liegt. In einem neuen Artikel in der April-Ausgabe der Zeitschrift Precambrian Research, der gerade online veröffentlicht wurde, argumentieren Li und seine Kollegen, dass auf der Erde tatsächlich zwei Zyklen gleichzeitig ablaufen: ein 600 Millionen Jahre langer Superkontinentenzyklus und ein Milliarden Jahre langer Superozean Zyklus. Jeder Superkontinent zerfällt und reformiert sich nach zwei abwechselnden Methoden, so die Forscher.
Ein abwechselndes Muster?
Die beiden Methoden heißen "Introversion" und "Extroversion". Stellen Sie sich zum Verständnis der Introversion 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. Dann beginnen aus irgendeinem Grund Subduktionsprozesse in diesem neuen inneren Ozean. An diesen feurigen Stellen taucht die ozeanische Kruste in den heißen Erdmantel zurück. Der innere Ozean wird zurück in das Innere des Planeten gekaut. Die Kontinente kommen wieder zusammen. Voilà - ein neuer Superkontinent, umgeben von demselben alten Superozean, der zuvor dort war. [Photo Timeline: Wie sich die Erde gebildet hat]
Extroversion hingegen schafft sowohl einen neuen Kontinent als auch einen neuen Superozean. In diesem Fall zerfällt ein Superkontinent und erzeugt diesen inneren Ozean. Diesmal findet die Subduktion jedoch nicht im inneren Ozean statt, sondern im Superozean, das den rissigen Superkontinent umgibt. Die Erde verschluckt den Superozean und zieht die rissige Kontinentalkruste um den Globus. Der Superkontinent dreht sich im Wesentlichen um: Seine ehemaligen Küsten zerschlagen sich zu seiner neuen Mitte, und seine zerrissene Mitte ist jetzt die Küste. Mittlerweile ist der einst innere Ozean ein brandneues Superozean, das den neuen Superkontinent umgibt.
Li und seine Kollegen verwendeten Modellierung, um zu argumentieren, dass sich Introversion und Extroversion in den letzten 2 Milliarden Jahren abgewechselt haben. In diesem Szenario brach der Superkontinent Nuna auseinander und bildete Rodinia durch Introversion. Nunas Superozean überlebte und wurde Rodinias Superozean, den Wissenschaftler Mirovoi genannt haben. Nuna und Rodinia hatten ähnliche Konfigurationen, sagte Li, was die Vorstellung bestätigt, dass Nuna einfach auseinander brach und dann wieder zusammenkam.
Aber dann begann sich die ozeanische Kruste von Mirovoi zu subtrahieren. Rodinia zog sich auseinander, als sein Superozean verschwand. Es schlug auf der anderen Seite des Planeten als Pangaea wieder zusammen. Der neue Ozean, der sich als Rodinia bildete, zerfiel und wurde dann zu Pangaeas Superozean, bekannt als Panthalassa.
Die Zukunft der Erde
Pangaea zerfiel natürlich zu den Kontinenten, die wir heute kennen. Panthalassas Überreste überleben als pazifische Ozeankruste.
Die in der neuen Forschung postulierten 2 Milliarden Jahre Geschichte sind plausibel, sagte Mark Behn, Geophysiker am Boston College und an der Woods Hole Oceanographic Institution, der die tiefe Geschichte der Erde studiert, aber nicht an der neuen Forschung beteiligt war. Es ist jedoch schwer zu wissen, ob die untersuchten Zyklen ein echtes, grundlegendes Muster darstellen.
"Sie haben nur drei Iterationen, also versuchen Sie, Trends aus nicht sehr vielen Zyklen zu extrapolieren", sagte Behn.
Wenn das alternierende Muster gilt, sagte Li, wird sich der nächste Superkontinent durch Introversion bilden. Die inneren Ozeane, die durch Pangeas Rissbildung entstanden sind - der Atlantik, der indische und der südliche Ozean - werden sich schließen. Der Pazifik wird sich zum einzigen Superozean des neuen Kontinents ausdehnen. Wissenschaftler nennen diesen theoretischen zukünftigen Superkontinent Amasia. (Zu diesem Zeitpunkt schrumpft der Pazifik durch Subduktion tatsächlich leicht, aber dieses Muster kann sich über Hunderte von Millionen von Jahren fortsetzen oder auch nicht.)
Die Zukunft des Superkontinents der Erde bleibt unklar. Modelle, die versuchen, die Bewegungen der Erdkontinente mit der inneren Dynamik des Mantels zu kombinieren, könnten helfen, festzustellen, ob die Introversions- / Extroversions-Montagemethoden realistisch sind, sagte Li. Die von Li und seinen Kollegen verwendeten Methoden, bei denen molekulare Variationsmuster in alten Gesteinen untersucht wurden, sind wahrscheinlich auf dem richtigen Weg, um diese grundlegenden Fragen der Plattentektonik anzugehen, sagte Behn.
Letztendlich, sagte Behn, kommt die Frage darauf an, 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 Debatten darüber, wann die Platten der Erde herumwirbelten. Einige Wissenschaftler glauben, dass die Plattentektonik kurz nach der Entstehung der Erde begann. Andere denken, es begann vor 3 Milliarden, 2 Milliarden oder einer Milliarde Jahren.
"Die Daten für diese Dinge werden gerade erwachsen", sagte Behn, "und wir können erst jetzt anfangen, die Teile zusammenzureißen."
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