Die Geburt der Plattentektonik
Meteoriteneinschläge brachten das Krusterecycling in Gang
Die Erde ist der einzige Planet des Sonnensystems, dessen äußere Schale in riesige, bewegliche Platten zerbrochen ist, durch deren Wanderung die Oberfläche sich ständig umgestaltet. Der Geowissenschaftlerin Vicki Hansen zufolge sind zwei Zutaten notwendig, damit sich die Plattentektonik auf einem jungen Planeten entwickeln kann: Zum einen muss im Inneren des Planeten heißes Gestein aufsteigen, zum anderen sind größere Meteoriteneinschläge nötig, um die Kruste wieder aufzureißen.
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Heute ist es zwei geologischen Prozessen zu verdanken, dass die tektonischen Platten in Bewegung bleiben. Zum einen ist die Entstehung neuer ozeanischer Kruste an den sogenannten Spreizungszonen wichtig. Dort quillt heißes Basaltgestein aus dem Erdmantel an die Oberfläche. Zum anderen versinkt alte, schwere Ozeankruste an den Subduktionszonen im Erdmantel.
Das Gestein nimmt an einem ewigen Kreislauf teil: Nach ihrer Geburt an einer Spreizungszone schiebt sich die Ozeankruste zusammen mit dem obersten Teil des Erdmantels als tektonische Platte über das Erdinnere, versinkt schließlich an der Subduktionszone im Erdinneren und wird später zu neuer Kruste recycelt. Die Bewegung der ozeanischen Platten schiebt auch die leichten, vor allem aus Granitgestein bestehenden Kontinente über den Globus, die in diesem Tanz bisweilen kollidieren oder auseinanderreißen.
Auf einem jungen Planeten gibt es zunächst keine Subduktion, schreibt Hansen in der Zeitschrift Geology, da er von einer gleichförmigen Granitkruste überzogen ist. Damit Teile der Kruste wieder im Erdinneren versinken, müsse es scharf voneinander abgegrenzte Platten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften geben, so die These der Forscherin. Hansens Modell zufolge kann ein gewaltiger Meteoriteneinschlag, der einen Krater von mindestens tausend Kilometer Durchmesser hinterlässt, die nötigen Grenzen erzeugen. Solch ein Bolide müsse genau in ein Gebiet mit verdünnter Kruste einschlagen, unter dem heißes Mantelgestein aufsteigt.
In Hansens Modell schmilzt das Mantelgestein durch die Hitze des Einschlags teilweise auf. Dabei bildet sich Basaltgestein, das schwerer ist als die vorherrschende Granitkruste. So bildet sich die erste Ozeankruste, die nach einer gewissen Zeit so schwer wird, dass sie im Erdinneren versinkt. Die anfänglich auf den Krater begrenzte Spreizungszone verlängert sich in ihrem Modell im Laufe der Zeit und greift in benachbarte Gebiete über, wo heißes Mantelgestein aufsteigt. "Die Subduktion ist wie ein Virus", schreibt Hansen, "wenn sie erst einmal eingesetzt hat, kann sie sich leicht ausbreiten."
Hansens Theorie kann auch erklären, warum es auf den Planeten Venus und Mars keine Plattentektonik gibt. Die Forscherin vermutet, dass der Prozess auf dem Mars zunächst einsetzte, wodurch sich die Tiefländer auf der Nordhalbkugel des Planeten entstanden. Doch der kleine Mars kühlte schnell ab. Die Kruste wurde so dick und steif, dass die Plattentektonik schnell wieder zum Erliegen kam.
Bei der Venus, vermutet Hansen, spielte die chemische Zusammensetzung des Krustengesteins die entscheidende Rolle. Die Kruste der Venus enthält kaum Wasser, wodurch sie wesentlich spröder ist als das irdische Oberflächengestein. Auch großer Einschläge ließen die äußerste Gesteinshülle des Planeten im Wesentlichen intakt, scharfe Plattengrenzen konnten nicht entstehen.
Viele Forscher glauben, dass sich Ozeane, Lagerstätten und auch das Leben auf der Erde nur dank der Plattentektonik entwickeln konnten. Hansens Hypothese könnte Voraussagen erlauben, auf welchen Planeten sich dieser wundersame Prozess überhaupt entwickeln kann.
Vicki Hansen (University of Minnesota, Duluth): Geology, Bd. 35, Nr. 12, S. 1059
Ute Kehse
