Aufwärts-Strömung unter Afrika und dem Zentralpazifik steht seit 250 Millionen Jahren an derselben Stelle Erdmantel: Seltsam stabile Strömungspunkte entdeckt - scinexx | Das Wissensmagazin
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Aufwärts-Strömung unter Afrika und dem Zentralpazifik steht seit 250 Millionen Jahren an derselben Stelle

Erdmantel: Seltsam stabile Strömungspunkte entdeckt

Lage der zwei stabilen Aufströmungen im Erdmantel (rot) © Clint Conrad / University of Hawaii

Die Erdkruste ist in ständiger Bewegung: Kontinente verschmelzen und zerbrechen wieder. Doch es gibt zwei Orte auf der Erde, die schon seit mindestens 250 Millionen Jahren stabil sind: Zwei Aufstiegszonen im Erdmantel, an denen seit dieser Zeit heißes Material nach oben steigt. Heute liegen sie unter Afrika und unter dem Zentralpazifik, doch im Laufe der Erdgeschichte brannte sich dieser geologische Hitzeherd auch schon durch prähistorische Kruste des Urkontinents Pangäa, wie Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten.

„Der Superkontinent Pangäa bildete sich und brach dann allmählich wieder auseinander – aber trotz dieser dramatischen Umwandlungen an der Oberfläche blieben die beiden Aufwärtsströmungen im Erdmantel die ganze Zeit konstant“, erklärt Erstautor Clint Conrad von der University of Hawaii. Die Umwälzströmungen im Erdmantel sind auch der Motor für die Plattentektonik und damit die Drift der Kontinente: Dort, wo heißes halbflüssiges Gestein aufsteigt und seitlich unter der Kruste entlang fließt, zieht es auch die darüber liegenden Platten mit sich. An anderen Stellen wird Krustenmaterial in die Tiefe gedrückt und sinkt in den tiefen Erdmantel ab.

Entdeckt haben die Forscher die beiden stabilen Mantelströmungen durch genaue Vermessung und Beobachtung der Plattenbewegungen. „Ich war neugierig, ob es einen Punkt gibt, auf den sich alle tektonischen Platten auf der Nordhalbkugel zubewegen“, erklärt Conrad. Tatsächlich gibt es den, wie die Messungen zeigten: Er liegt in Ostasien. Ausgehend von dieser Feststellung entwickelten die Wissenschaftler ein mathematisches Modell, das zwei Punkte des Auseinanderweichens und zwei Punkte des Zusammenlaufens identifizierte.

„Geister urzeitlicher Mantelbewegungen“

Als sie dieses Modell auf frühere und die heutigen Positionen und Bewegungen der Erdplatten übertrugen, zeigten sich zwei Punkte, die über mehr als 250 Millionen Jahre hinweg stabil geblieben sind. „Ich war erstaunt, dass sich diese Stellen in geologischen Zeiträumen absolut nicht bewegt haben“, so Conrad. Sie liegen im zentralen Pazifik und unter Afrika und gehören zu den Bereichen, in denen heißes Mantelmaterial nach oben steigt. „Das war, als wenn wir die Geister urzeitlicher Mantelströmungen sehen würden“, sagt der Forscher.

Die neue Entdeckung stellt nun die Frage, warum ausgerechnet diese beiden Stellen in einem so komplexen und dynamischen System wie dem Erdmantel stabil geblieben sind. Ein Hinweis könnte die Zusammensetzung des Mantels liefern, wie die Forscher erklären. Denn unter Afrika und dem Zentralpazifik weicht er chemisch von dem Gestein an anderen Stellen des Mantels ab. Unklar ist auch, ob und wie diese beiden Strömungspunkte die Bewegungen des restlichen Mantelmaterials beeinflussen.

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„Diese Fragen zu beantworten ist wichtig, denn geologische Phänomene wie Ozeanbecken, Gebirgszüge, Erdbeben und Vulkane gehen letztlich auf diese interne Dynamik der Erde zurück“, erklärt Conrad. Um besser zu verstehen, was die Oberfläche unseres Heimatplaneten prägt sei es daher wichtig, auch die Vorgänge unter der Kruste zu erforschen und zu verstehen. (Nature, 2013; doi: 10.1038/nature12203)

(University of Hawaii / Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, 27.06.2013 – NPO)

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