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StartseiteForschung aktuellDer erste Atlas der Unterwelt12.12.2016

Plattentektonik Der erste Atlas der Unterwelt

Wenn sich Erdplatten rammen, werden ungeheuerliche Kräfte freigesetzt. Meere und Gebirge entstehen oder verschwinden. Wer aber glaubt, dass die Gesteinsmassen unwiderruflich verloren sind, der irrt: Wissenschaftler haben nun mittels der seismischen Tomografie den ersten Atlas der Unterwelt entwickelt - und so Erstaunliches am Meeresgrund entdeckt.

Von Dagmar Röhrlich

Entlang der Subduktionszonen bilden sich Vulkanketten. Hier der Soputan in Indonesien bei einem Ausbruch im Februar 2016. (AFP / Adi Dwi Satrya)
Entlang der Subduktionszonen bilden sich Vulkanketten. Hier der Soputan in Indonesien bei einem Ausbruch im Februar. (AFP / Adi Dwi Satrya)
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Ob vor Indonesien oder Südamerika: Wo sich tektonische Platten rammen, taucht eine in den Erdmantel ab und sinkt im Lauf von Jahrmillionen tiefer und tiefer. In solchen Kollisionszonen entstehen Vulkanketten und Gebirge - und es verschwinden ganze Meere. Diese "Subduktion" ist also eine Art plattentektonischer Radiergummi - an der Oberfläche. Denn im Erdmantel lässt sich der Ozeanboden von einst weiter verfolgen: Mit der seismischen Tomografie, die Erdbebenwellen nutzt, um Strukturen wie auf einem CT-Scan sichtbar zu machen:

"In den vergangenen 15 Jahren konnten wir so im Erdmantel subduzierte Meereskrustenplatten aufspüren: Weil sie kälter sind als ihre Umgebung, pflanzen sich Erdbebenwellen in ihnen schneller fort. Wir stellen nun eine Weltkarte vor, in der alle diese subduzierten Platten eingetragen sind. Damit gibt es jetzt erstmals ein komplettes Bild dazu, welche Platte wo und wann in den Mantel gesunken ist.

Die Uhr zurückdrehen

Rund 100 subduzierte Platten umfasse ihr Katalog, erklärt Douwe van Hinsbergen von der Universität Utrecht. Er hat diesen Atlas der Unterwelt zusammen mit Kollegen erarbeitet:

"Wir haben mit den Platten begonnen, die heute in den Erdmantel abtauchen. Dabei haben wir aufgrund geologischer Informationen in den Gesteinen an der Oberfläche abgeschätzt, wann diese Subduktion begonnen hat, um daraus eine Chronologie zu entwickeln. Mit der haben wir uns Schritt für Schritt in die Tiefe vorgearbeitet, sind zu immer älteren Platten vorgedrungen, bis wir die tiefsten Platten in 2.900 Kilometern Tiefe an der Grenze zum Erdkern erreicht haben. Die sind vor rund 250 Millionen Jahren subduziert worden."

Der Atlas soll sozusagen die Uhr zurückdrehen, die Geografie längst vergangener Meere und verschwundener Gebirge und Vulkanketten wieder erstehen lassen:

"Vor allem können wir Rückschlüsse auf die physikalischen Eigenschaften des Erdmantels ziehen wie seine Viskosität. Das verbessert beispielsweise die Modellrechnungen, mit denen wir erklären wollen, warum sich Platten überhaupt bewegen. Wir kommen damit der Erklärung des plattentektonischen Motors einen großen Schritt näher."

Der südostasische Humpty Dumpty

Allerdings ist der Atlas der Unterwelt noch unveröffentlicht. Wie viele Platten wirklich durch den Erdmantel wandern, darüber streiten die Forscher. Doch daran, dass es sehr viele sind, zweifelt John Suppe von der University of Houston aufgrund seiner Forschungsergebnisse nicht. Er nutzt die seismische Tomografie, um Größe und Form der subduzierten Platten zu bestimmen und sie virtuell an die Oberfläche zurückzuholen:

"Südostasien beispielsweise galt lange als eine Art Humpty Dumpty, den niemand mehr zusammensetzen kann. Es ist eine sehr komplizierte Region - jedenfalls an der Oberfläche. Sobald man sich die subduzierten Platten ansieht, wird alles sehr viel einfacher.

Wir haben die Geografie rekonstruiert, wie sie vor 52 Millionen Jahren gewesen sein muss und dabei eine bislang unbekannte Platte entdeckt: Diese Ostasiatische Meereskrustenplatte erstreckte sich von Japan bis Neuseeland, war etwa 8000 Kilometer lang und 3000 Kilometer weit."

Niemand hatte etwas von ihrer Existenz geahnt, denn das Einzige, das noch von ihr hätte erzählen können, waren ein paar mysteriöse Gesteine. Die stammen von einem inzwischen vollkommen abgetragenen Gebirge, das bei der Kollision entstanden war. Die rekonstruierte Ostasiatischen Meereskrustenplatte löste dann das Rätsel auf.

"Wenn man das Gesamtbild betrachtet, dann ergeben plötzlich viele Details erst Sinn. Das ist mit der Rekonstruktion subduzierter Platten nicht anders als in den 1960er- und 1970er-Jahren, bei der ersten plattentektonischen Revolution. Ich war damals dabei, und es sieht so aus, als ob wir mit dieser neuen Methode eine zweite Umwälzung erleben. Die subduzierten Platten werden hoffentlich ein genaueres Bild davon liefern, was wir durch die Plattenbewegungen verloren haben. "

Jedenfalls rund 250 Millionen Jahre weit zurück. So lange brauchen Platten längstens, um an der der Grenze zum Erdkern anzukommen. Dort unten befindet sich ihr Jungbrunnen. Sie stapeln sich, werden weiter und weiter aufgeheizt, aufgelöst und erneut Teil des plattentektonischen Kreislaufs.

 

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