Erdgeschichte: Unwucht im Globus

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Hat die Erde vor langer Zeit die Balance verloren? Forscher glauben, dass der Globus vor rund 800 Millionen Jahren um mehr als 50 Grad gekippt ist. Würde Ähnliches heute geschehen, läge Alaska am Äquator.

Ihren Bewohnern mag die Erde zuweilen ein wenig träge vorkommen. Doch der Planet, der schätzungsweise sechs Trilliarden Tonnen auf die Waage bringt, dreht sich am Äquator mit einer Geschwindigkeit von 1700 Kilometern pro Stunde. Die Fliehkräfte dort sind so gewaltig, dass sie die Erde nicht nur auseinanderziehen und ihr die leicht abgeplattete Form einer Pampelmuse verpassen; sie können den Planeten auch heftig ins Taumeln bringen - denn eine rotierende Kugel verhält sich nur stabil, wenn sie am Äquator ein Übergewicht besitzt.

Das aber war bei der Erde nicht immer der Fall, glaubt ein Team von US-Wissenschaftlern. Ihrer Untersuchung zufolge entstand im Blauen Planeten vor rund 800 Millionen Jahren eine Unwucht, möglicherweise verursacht durch eine Magma-Ansammlung unter einem riesigen Vulkan. Seine Fliehkraft habe den Gesteinsknubbel zum Äquator gezogen - und dadurch den gesamten Planeten gleich um 50 Grad mitgedreht.

Ganze Kontinente seien so im Verhältnis zu den Polen verrutscht, schreiben Adam Maloof von der Princeton University und seine Kollegen im Fachblatt "Geological Society of America Bulletin". Manche Landflächen, die zuvor in eisigen Polarregionen lagen, fanden sich demnach innerhalb von nur 5 bis 20 Millionen Jahren in den Tropen wieder. Dabei seien sie zehn- bis hundertmal schneller gewandert als bei der üblichen Kontinentaldrift.

Verräterische Spuren im Gestein

Die Wissenschaftler hatten Gesteinsproben von der norwegischen Svalbard-Inselgruppe analysiert - auf der Suche nach Spuren von Veränderungen im Magnetfeld der Erde. Wenn sich Sedimentgesteine bilden, richten sich in ihnen winzige magnetische Partikel am irdischen Magnetfeld aus. Bei der Aushärtung des Steins bleibt die Lage der Partikel erhalten - wie ein festgefrorener Kompass, der auf einen längst entrückten Nordpol deutet.

Gesteine von der Insel Spitzbergen weisen nach Angaben der Forscher eine magnetische Ausrichtung auf, die sich kaum mit der Verlagerung des Gesteins durch die Kontinentalverschiebung erklären lasse. Maloof und seinen Kollegen zufolge ist die beste Erklärung für dieses Phänomen, dass sich die Pole zum Zeitpunkt der Gesteinsentstehung an einem völlig anderen Ort als heute befanden.

"Wir haben alles versucht, um eine andere Erklärung für diese Anomalien zu finden", sagte Maloof, "zum Beispiel eine schnelle Drehung der Kontinentalplatte, auf der die Inseln liegen." Doch keine der Alternativen sei den Wissenschaftlern so sinnvoll erschienen wie die sogenannte echte Polwanderung.

Bei einer echten Polwanderung bleibt die Rotationsachse der Erde stabil, während sich der Planet dreht. Die geografischen Pole - die Punkte, an denen die imaginäre Rotationsachse die Erdoberfläche durchstößt - verschieben sich so im Verhältnis zu den Kontinenten. Bei einer scheinbaren Polwanderung kommt es dagegen nur zur Verlagerung der magnetischen Pole.

Hinweise auf echte Polwanderung

Letzteres Phänomen ist keineswegs selten. Allein in den vergangenen 400 Millionen Jahren ist es mehrere hundert Mal sogar zu einem vorübergehenden Totalausfall des zweipoligen Erdmagnetfelds und zu einer Umkehrung der magnetischen Pole gekommen. Darauf aber sind die Anomalien im Spitzbergen-Gestein nicht zurückzuführen, glauben Maloof und seine Kollegen. Denn die echte Polwanderung könne auch bisher nicht erklärbare Veränderungen der Meeresspiegel und der chemischen Zusammensetzung der Ozeane erklären, die sich ebenfalls vor rund 800 Millionen Jahren ereignet hätten.

Zwar seien viele solcher Veränderungen mit Eiszeiten erklärbar, sagt Maloof. "Aber Wissenschaftler haben bisher keine Hinweise für eine Eiszeit vor 800 Millionen Jahren gefunden." Die dramatischen Veränderungen in den Weltmeeren zu jener Zeit seien "eines der großen Rätsel" in der Geschichte der Erde. "Wenn aber alle Kontinente plötzlich umgedreht werden und die Flüsse ihr Wasser und ihre Nährstoffe in die Tropen statt in die Arktis transportieren, könnte das zu den mysteriösen geochemischen Veränderungen führen."

Völlig abwegig jedenfalls ist das Szenario eines plötzlich kippenden Himmelskörpers nicht. Die Theorie, dass die Erde auf diese Weise ihr heutiges Aussehen erhielt, kam erstmals vor 140 Jahren auf. Als aber in den 1960er Jahren die Kontinentaldrift bewiesen wurde, verschwand die Polwanderung weitgehend aus den Debatten der Wissenschaftler - zumindest, was die Erde betraf.

Sind auch Mars und Enceladus gekippt?

"Planetenforscher diskutieren die Polwanderung aber noch immer für andere Welten", sagt Maloof. Der Mars etwa besitzt mit der Tharsis-Region ein Gebiet gewaltiger Vulkane direkt an seinem Äquator - darunter Olympus Mons, der größte Feuerberg des Sonnensystems. Einen kosmischen Purzelbaum vermuten Wissenschaftler auch hinter der ungewöhnlichen Lage des Saturnmonds Enceladus.

Unabhängige Forscher halten die Studie von Maloof und seinen Kollegen für einen äußerst interessanten Ansatz, haben aber auch Bedenken. Offen sei etwa die Frage, ob eine Massenverschiebung im Erdmantel - etwa hervorgerufen durch einen Vulkan - eine so starke Neigung des Planeten überhaupt verursachen könne. "Dazu fehlt jede quantitative Aussage", sagte der Leipziger Geophysiker Michael Korn zu SPIEGEL ONLINE.

Zudem zeige die Ausrichtung der magnetischen Partikel in den Spitzbergen-Steinen zunächst lediglich eine Wanderung des magnetischen Pols. Nur wenn man voraussetze, dass das Erdmagnetfeld vor 800 Millionen Jahren zwei wohlgeordnete Pole besaß und diese Achse in etwa mit der Rotationsachse der Erde übereinstimmte, ließen die Steine Rückschlüsse auf eine echte Wanderung der Pole zu, meint Korn.

Forscher hoffen auf vergleichbare Funde

Auch Jochen Zschau vom Geoforschungszentrum Potsdam glaubt, dass schon eine simple Änderung des Erdmagnetfelds - wie sie derzeit von Forschern beobachtet wird - ausreiche, um die Anomalien in den Gesteinen von Spitzbergen zu erklären. "Ob vor 800 Millionen Jahren eine echte Polwanderung und damit ein globales Phänomen stattgefunden hat, können erst weitere Untersuchungen an anderen Orten der Welt klären."

Das räumen freilich auch Maloof und seine Kollegen ein. Die Forscher wollen nun nach paläomagnetischen Anomalien suchen, die denen auf den Svalbard-Inseln ähneln. Das sei schwierig, gibt Maloof zu bedenken, denn im Unterschied etwa zum Mars sei die Oberfläche der Erde einem steten Wandel unterworfen. 800 Millionen Jahre altes Gestein sei nur noch schwer zu finden.

Sein Team habe jedoch bereits eine vielversprechende Stelle in Australien entdeckt. "Wenn wir dort auf Steine stoßen, die in ihrem Alter sowie ihren chemischen und magnetischen Eigenschaften denen von Svalbard ähneln, werden wir uns unserer Theorie wesentlich sicherer sein."

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