Jacob Hoover
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Vor ungefähr 300 Millionen Jahren hatte die Erde keine sieben Kontinente, sondern einen massiven Superkontinent namens Pangaea, der von einem einzigen Ozean namens Panthalassa umgeben war.
Die Erklärung für Pangaeas Entstehung leitete die moderne Theorie der Plattentektonik ein, die besagt, dass die äußere Hülle der Erde in mehrere Platten aufgeteilt ist, die über die felsige Hülle der Erde, den Erdmantel, gleiten.
Im Laufe der 3,5 Milliarden Jahre alten Geschichte des Planeten haben sich mehrere Superkontinente gebildet und aufgelöst. Dies ist das Ergebnis von Umwälzungen und Zirkulationen im Erdmantel, der den größten Teil des Planetenvolumens ausmacht. Diese Auflösung und Bildung von Superkontinenten hat die Geschichte des Planeten dramatisch verändert.
"Dies ist es, was die gesamte Entwicklung des Planeten durch die Zeit getrieben hat. Dies ist der wichtigste Rückschlag des Planeten", sagte Brendan Murphy, Geologieprofessor an der St. Francis Xavier University in Antigonish, Nova Scotia.
Geschichte
Vor mehr als einem Jahrhundert schlug der Wissenschaftler Alfred Wegener die Vorstellung eines alten Superkontinents vor, den er Pangaea (manchmal Pangaea) nannte, nachdem er mehrere Beweislinien zusammengestellt hatte.
Das erste und offensichtlichste war, dass die "Kontinente wie eine Nut und Feder zusammenpassen", was auf jeder genauen Karte ziemlich auffiel, sagte Murphy. Ein weiterer verräterischer Hinweis darauf, dass die Kontinente der Erde alle eine Landmasse waren, stammt aus der geologischen Aufzeichnung. In Pennsylvania gefundene Kohlevorkommen haben eine ähnliche Zusammensetzung wie in Polen, Großbritannien und Deutschland im gleichen Zeitraum. Das deutet darauf hin, dass Nordamerika und Europa einst eine einzige Landmasse gewesen sein müssen. Und die Ausrichtung magnetischer Mineralien in geologischen Sedimenten zeigt, wie die Magnetpole der Erde im Laufe der geologischen Zeit gewandert sind, sagte Murphy.
Im Fossilienbestand identische Pflanzen wie der ausgestorbene Samenfarn Glossopteris, sind auf mittlerweile sehr unterschiedlichen Kontinenten zu finden. Und Gebirgsketten, die heute auf verschiedenen Kontinenten liegen, wie die Appalachen in den USA und das Atlasgebirge in Marokko, waren alle Teil des zentralen Pangaea-Gebirges, das durch die Kollision der Superkontinente Gondwana und Laurussia entstanden war.
Pangaea entstand durch einen schrittweisen Prozess, der sich über einige hundert Millionen Jahre erstreckte. Vor etwa 480 Millionen Jahren fusionierte ein Kontinent namens Laurentia, der Teile Nordamerikas umfasst, mit mehreren anderen Mikrokontinenten zu Euramerika. Euramerika kollidierte schließlich mit Gondwana, einem anderen Superkontinent, zu dem Afrika, Australien, Südamerika und der indische Subkontinent gehörten.
Vor etwa 200 Millionen Jahren begann sich der Superkontinent aufzulösen. Gondwana (das heutige Afrika, Südamerika, die Antarktis, Indien und Australien) trennte sich zuerst von Laurasia (Eurasien und Nordamerika). Dann, vor ungefähr 150 Millionen Jahren, löste sich Gondwana auf. Indien löste sich von der Antarktis ab, und Afrika und Südamerika trennten sich laut einem Artikel aus dem Jahr 1970 im Journal of Geophysical Research. Vor rund 60 Millionen Jahren hat sich Nordamerika von Eurasien abgespalten.
Leben und Klima
Eine massive Landmasse hätte zu sehr unterschiedlichen Klimazyklen geführt. Zum Beispiel könnte das Innere des Kontinents völlig trocken gewesen sein, da es hinter massiven Bergketten eingeschlossen war, die jegliche Feuchtigkeit oder Regenfälle blockierten, sagte Murphy.
Die in den USA und in Europa gefundenen Kohlevorkommen zeigen jedoch, dass Teile des alten Superkontinents in der Nähe des Äquators ein üppiger tropischer Regenwald gewesen sein müssen, ähnlich dem Amazonas-Dschungel, sagte Murphy. (Kohle entsteht, wenn tote Pflanzen und Tiere in sumpfiges Wasser sinken, wo Druck und Wasser das Material in Torf und dann in Kohle umwandeln.)
"Die Kohlevorkommen sagen uns im Wesentlichen, dass es an Land reichlich Leben gab", sagte Murphy .
Klimamodelle bestätigen, dass das kontinentale Innere von Pangaea laut einem Artikel aus dem Jahr 2016 in der Zeitschrift Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology extrem saisonabhängig war. Die Forscher dieser Studie verwendeten biologische und physikalische Daten aus der Moradi-Formation, einer Region mit geschichteten Paläosolen (fossilen Böden) im Norden Niger, um das Ökosystem und das Klima in der Zeit zu rekonstruieren, als Pangaea existierte. Vergleichbar mit der heutigen afrikanischen Namib-Wüste und dem Lake Eyre Basin in Australien war das Klima im Allgemeinen trocken mit kurzen, wiederkehrenden Regenperioden, die gelegentlich katastrophale Sturzfluten beinhalteten.
Pangaea existierte 100 Millionen Jahre lang, und während dieser Zeit blühten mehrere Tiere auf, darunter die Traversodontidae, eine Familie pflanzenfressender Tiere, zu der auch die Vorfahren von Säugetieren gehören.
Während der Perm-Zeit blühten Insekten wie Käfer und Libellen. Die Existenz von Pangaea überschnitt sich jedoch mit dem schlimmsten Massensterben in der Geschichte, dem Aussterben der Perm-Trias (P-TR). Es wurde auch als das große Sterben bezeichnet und trat vor etwa 252 Millionen Jahren auf. Die meisten Arten auf der Erde starben aus. In der frühen Triaszeit entstanden Archosaurier, eine Gruppe von Tieren, aus denen schließlich Krokodile und Vögel hervorgingen, sowie eine Vielzahl von Reptilien. Und vor ungefähr 230 Millionen Jahren tauchten auf Pangaea einige der frühesten Dinosaurier auf, darunter Theropoden, größtenteils fleischfressende Dinosaurier, die meist luftgefüllte Knochen und Federn hatten, die Vögeln ähnlich waren.
Zyklus in der Geschichte
Es ist unwahrscheinlich, dass die derzeitige Konfiguration der Kontinente die letzte ist. Superkontinente haben sich in der Erdgeschichte mehrmals gebildet, um dann in neue Kontinente aufgeteilt zu werden. Im Moment zum Beispiel bewegt sich Australien in Richtung Asien, und der östliche Teil Afrikas löst sich langsam vom Rest des Kontinents ab.
Geologen haben bemerkt, dass es einen quasi regelmäßigen Zyklus gibt, in dem sich alle 300 bis 400 Millionen Jahre Superkontinente bilden und auflösen, aber genau warum ist ein Rätsel, sagte Murphy. Die meisten Wissenschaftler glauben jedoch, dass der Zyklus des Superkontinents laut einem Artikel aus dem Jahr 2010 im Journal of Geodynamics weitgehend von der Zirkulationsdynamik im Mantel bestimmt wird.
Darüber hinaus werden die Details unscharf. Während die im Mantel gebildete Wärme wahrscheinlich durch den radioaktiven Zerfall instabiler Elemente wie Uran entsteht, sind sich die Wissenschaftler nicht einig, ob sich im Mantel Mini-Wärmestaschen befinden oder ob die gesamte Hülle ein einziger großer Wärmeförderer ist Gürtel, sagte Murphy.
Aktuelle Forschung
Wissenschaftler haben mathematische 3D-Simulationen erstellt, um die Mechanismen hinter der Kontinentalbewegung besser zu verstehen. In einem Artikel in Geoscience Frontiers aus dem Jahr 2017 erklären die Wissenschaftler Masaki Yoshida und M. Santhosh, wie sie seit dem Zerfall von Pangaea vor 200 Millionen Jahren Simulationen großräumiger Kontinentalbewegungen erstellt haben. Die Modelle zeigen, wie tektonische Plattenbewegung und Mantelkonvektionskräfte zusammenarbeiteten, um große Landmassen auseinanderzubrechen und zu bewegen. Zum Beispiel isolierte Pangaeas große Masse den darunter liegenden Mantel und verursachte Mantelströme, die das anfängliche Aufbrechen des Superkontinents auslösten. Der radioaktive Zerfall des oberen Mantels erhöhte auch die Temperatur und verursachte Aufwärtsströmungen des Mantels, die den indischen Subkontinent abbrachen und seine Nordbewegung auslösten.
Yoshida und Santos erstellten zusätzliche geologische Modelle, um die Konvektion des Mantels und die Bewegungsmuster des Kontinents in 250 Millionen Jahren in der Zukunft vorherzusagen. Diese Modelle deuten darauf hin, dass sich der Pazifik über Millionen von Jahren schließen wird, wenn Australien, Nordamerika, Afrika und Eurasien auf der Nordhalbkugel zusammenkommen. Schließlich werden diese Kontinente zusammenwachsen und einen Superkontinent namens "Amasia" bilden. Die beiden verbleibenden Kontinente Antarktis und Südamerika werden voraussichtlich relativ unbeweglich und vom neuen Superkontinent getrennt bleiben.
Zusätzliche Berichterstattung von Carol Stoll, Mitwirkende
Zusätzliche Ressourcen
- ClassZone: Animation der Trennung von Pangaea
- US Geological Survey: Diese dynamische Erde: Die Geschichte der Plattentektonik
- Cornell University: Bewegen Sie die Kontinente! Interaktives Puzzle