Bereits 1911 forschte ein deutscher Meteorologe und Geophysiker namens Alfred Wegener an einer Universitätsbibliothek, als er auf eine wissenschaftliche Arbeit stieß, in der alte Fossilien identischer Pflanzen und Tiere aufgelistet waren, die auf beiden Seiten des Atlantischen Ozeans gefunden worden waren. Dies brachte Wegener dazu, darüber nachzudenken, wie sich dieselben Organismen an zwei Orten entwickelt haben könnten, die durch Tausende von Kilometern Wasser voneinander getrennt waren. Einige Wissenschaftler glaubten, dass zwischen diesen Orten einst Landbrücken bestanden hatten. Aber Wegener schaute sich Karten der Küsten Afrikas und Südamerikas an und kam auf eine andere Idee. Was wäre, wenn diese Kontinente einmal zusammengefügt und dann als Teil eines noch laufenden Prozesses auseinandergezogen worden wären ?
Aus dieser Inspiration heraus entwickelte Wegener seine Theorie der Kontinentalverschiebung, die zu dieser Zeit weithin als lächerlich verspottet wurde . In den 1950er und 1960er Jahren kamen Wissenschaftler jedoch zu dem Schluss, dass Wegener auf etwas gestoßen sein könnte und dass sich Teile der Erdkruste langsam bewegen - ein Prozess, der nicht nur viele Merkmale des Planeten erklärt, sondern auch dazu beitragen kann Leben auf der Erde möglich.
Die Theorie der Plattentektonik
Die Plattentektonik ist die Theorie, dass die Erdkruste und der obere Mantel aus zahlreichen Haupt- und Nebenplatten bestehen , die eng zusammenpassen, sich aber in ständiger Bewegung befinden und sich manchmal aufeinander zu und manchmal auseinander bewegen.
Diese Bewegung ist als Plattenbewegung oder tektonische Verschiebung bekannt und dauert schon lange an. Eine Studie von Forschern der Johns Hopkins University , die im August 2019 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, kommt zu dem Schluss, dass die Plattentektonik vor etwa 2,5 Milliarden Jahren begann und sich seitdem allmählich weiterentwickelt hat.
"Die Erde ist eine große Wärmekraftmaschine", erklärt Ray Russo , Associate Professor für Geologie an der Universität von Florida und Experte für Plattentektonik, per E-Mail. "Wärme, die durch Planetenakkretion, Gravitationskompression und radioaktiven Zerfall übrig bleibt, wird im Erdinneren gespeichert. Da Wärme von warmen in kalte Regionen fließt, fließt die innere Wärme der Erde tendenziell in Richtung ihrer kalten Oberfläche. Der effizienteste Weg dafür Die Wärme, die aus dem tiefen Inneren an die Erdoberfläche gelangt, erfolgt durch Konvektion. In großem Maßstab steigt heißes Mantelmaterial auf und ersetzt kaltes Mantelmaterial, das sich an der Erdoberfläche entwickelt hat.
"Das kalte Material sind im Wesentlichen die starren Platten der Erde", fährt Russo fort. "Diese Platten werden dicht, wenn sie abkühlen, und schließlich werden sie dicht genug, um in den Mantel zu sinken, den Planeten zu kühlen und den Mantel weltweit zu rühren. Kurz gesagt, das ist Plattentektonik."
Die Platten bewegen sich sehr, sehr langsam - die durchschnittliche Geschwindigkeit beträgt 1,5 Zentimeter pro Jahr, obwohl Wissenschaftler unterschiedliche Meinungen darüber haben, ob die Bewegung langsamer oder langsamer wird.
Die Platten interagieren entlang ihrer Grenzen auf drei verschiedene Arten :
- Wenn sich zwei Platten voneinander entfernen, entsteht eine divergierende Grenze , eine Zone, in der Erdbeben häufig sind und heißes Magma oder geschmolzenes Gestein vom Mantel an die Oberfläche steigt, um eine neue Kruste zu bilden.
- Umgekehrt tritt an Stellen, an denen zwei Platten zusammenkommen, eine konvergente Grenze auf. Der Aufprall der Platten an diesen Stellen kann dazu führen, dass sich die Kanten knicken und nach oben drücken, um eine Bergkette zu bilden, oder dass sie sich biegen, um einen tiefen Graben im Meeresboden zu bilden. Vulkanketten bilden sich oft parallel zu den Grenzen. Konvergente Grenzen erzeugen eine kontinentale Kruste, zerstören jedoch die Kruste, die Teil des Meeresbodens ist.
- In einer Transformationsplattengrenze gleiten zwei Platten aneinander vorbei. Krusten entlang einer Transformationsplattengrenze werden gerissen und gebrochen, aber im Gegensatz zu den beiden anderen Arten von Grenzen wird keine neue Kruste erzeugt. Erdbeben sind entlang dieser Verwerfungen häufig.
Die Bildung von Vulkanen
Wie Russo erklärt, beeinflusst die Plattentektonik unseren gesamten Planeten und alle seine natürlichen Prozesse tiefgreifend. Ein wichtiger Grund ist, dass die Bewegung der Platten die Bildung von Vulkanen verursacht - im Grunde genommen Brüche in der Kruste, die als Entlüftungsöffnungen für Wärme und Lava dienen - und ihre Eruptionen die Meeresbecken, die 72 Prozent der Erdoberfläche ausmachen, immer wieder auftauchen lassen. Ebenso wichtig ist, dass die mit der Bewegung der tektonischen Platten verbundene vulkanische Aktivität dazu führt, dass sich leichtere, weniger dichte Mineralien von den schwereren, dichteren Mineralien im Erdmantel trennen. "Die Anreicherung dieser leichten Mineralien führt zur Entwicklung und zum Wachstum der Kontinente, auf denen wir leben", sagt Russo.
Die tektonische Plattenbewegung hat auch auf vielfältige Weise dazu beigetragen, die Bedingungen zu schaffen, die das Leben auf der Erde ermöglichen. Dies führt beispielsweise zur Wechselwirkung heißer Vulkangesteine mit Wasser im Ozean, und das Auswaschen von Ionen aus diesen Gesteinen steuert den Salzgehalt der Ozeane. "Das Leben hat sich in den Ozeanen in Gegenwart dieses ionenreichen Wassers entwickelt, und Menschen haben beispielsweise als direkte Folge einen Blutsalzgehalt , der dem Salzgehalt des Meerwassers entspricht ", sagt Russo. Darüber hinaus hat die durch die Plattentektonik ausgelöste vulkanische Aktivität dazu beigetragen, den fruchtbaren Boden zu schaffen, auf dem Pflanzen wachsen und sowohl Nahrung als auch Sauerstoff produzieren können, der das Leben von Menschen und großen Tieren erhält.
Durch die Neuordnung der Konfiguration der Kontinente und der Ozeanbecken beeinflusst die Plattentektonik auch das Klima des Planeten. "Zum Beispiel versorgen die gegenwärtigen Formen der Ozeanbecken die Polarregionen kontinuierlich mit warmem äquatorialem Wasser, wodurch verhindert wird, dass der Planet sehr große extreme Oberflächentemperaturen zwischen Äquator und Polen entwickelt", sagt Russo.
Die durch die Tektonik gebildeten Berge gehören ebenfalls zu den wichtigsten Kohlendioxidsenken des Planeten und tragen durch die Bildung neuer Mineralien dazu bei, den atmosphärischen CO2-Gehalt zu senken. Dieser Prozess nimmt als Reaktion auf Temperaturschwankungen zu und ab, sodass die Berge als riesige Thermostate fungieren können.
Die allmähliche Verschiebung der kontinentalen Massen hat auch eine wichtige Rolle in der biologischen Evolution gespielt . "Speziation - die Entwicklung neuer Arten - tritt auf, wenn eine einzelne Gruppe von Pflanzen oder Tieren in zwei Gruppen unterteilt wird, die keinen reproduktiven Kontakt mehr haben, wie dies beispielsweise häufig der Fall ist, wenn sich ein Superkontinent auflöst und sich zwischen ihm neue Ozeanbecken bilden Kontinentalfragmente ", erklärt Russo.
All dies könnte dazu führen, dass Alfred Wegener, der 1930 starb, als er sich auf einer Expedition in Grönland in einem Schneesturm verirrte, sich endlich bestätigt fühlte.
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Während Venus und Mars heiße Innenräume haben und ihre Oberflächen Anzeichen einer jüngsten Verformung aufweisen, ist die Erde der einzige Planet im Sonnensystem, dessen Oberfläche in Platten unterteilt ist. Merkur, der andere felsige Planet, ist geologisch nicht mehr aktiv.
