Kontinente geben den Takt an

Die Simulationen zeigen laut den Wissenschaftlern, dass die kontinentale Kruste die Bildungsrate der ozeanischen Kruste und somit die Dynamik der gesamten Erde massgeblich beeinflusst. Die Berechnungen der Wissenschaftler weisen ausserdem darauf hin, dass w?hrend die Kontinente zu ihrer heutigen Gr?sse heranwuchsen, die W?rmeabgabe des Erdmantels stark variierte. Auch st¨¹tzen die Ergebnisse die Annahme, dass sich bereits vor sp?testens 2,5 Milliarden Jahren etwa 90 Prozent der heute vorhanden kontinentalen Kruste gebildet hatte, schreiben die Forscher. Computermodelle konnten zwar bereits zuvor das Verst?ndnis der Dynamik der Erde erheblich verbessern, doch wie schnell und wie viel kontinentale Kruste sich in der fr¨¹hen Erdgeschichte bildete, ist nicht eindeutig gekl?rt.

Gekoppelte dreidimensionale Darstellung

Paul Tackley, Professor f¨¹r Geophysik an der ETH Z¨¹rich, hat in den vergangenen Jahren ein Modell entwickelt und mit seinem Team zunehmend verfeinert, mit dem sich physikalischen Prozesse in und auf der Erde dreidimensional und gekoppelt darstellen lassen. Auch wenn es sich dabei um ein stark vereinfachtes Modell handle, das nicht alle Gegebenheiten der Erde realistisch wiedergebe, reiche es aus, um die f¨¹r ihre Fragestellungen wesentlichen Mechanismen zu simulieren, betont Tobias Rolf. Der Geophysiker untersuchte mit dem Modell w?hrend seiner Doktorarbeit bei Tackley unter anderem, wie sich die gesamte global vorhandene kontinentale Kruste auf Konvektionsstr?me im Erdinneren und die Bildung ozeanischer Kruste auswirkt. Die Resultate dieser Studie, die Rolf in Zusammenarbeit mit Nicolas Coltice von der Universit?t Lyon erzielte, wurden k¨¹rzlich in der Fachzeitschrift ?Geology? publiziert.

Krustenunterschiede beeinflussen Dynamik

Die Erdoberfl?che besteht heute aus rund 30 Prozent kontinentaler Kruste. Die Kruste der Kontinente unterscheidet sich in Dicke, Dichte sowie Verformungs- und Fliesseigenschaften deutlich von der ozeanischen Kruste. Dieser Kontrast beeinflusst plattentektonische Prozesse sowie auch den W?rmefluss durch die Erdoberfl?che: W?hrend ¨¹ber die MOR W?rme aus dem Erdinneren abgeleitet wird, wirken Kontinente im Vergleich thermisch isolierend.

Auf dem Supercomputer ?Monte Rosa? des Nationalen Hochleistungsrechenzentrums CSCS in Lugano berechneten deshalb die Wissenschaftler den W?rmefluss durch die ozeanische Kruste bei einer zehn-, dreissig-, f¨¹nfzig- und siebzigprozentigen Bedeckung der Erdoberfl?che mit kontinentaler Kruste. ?ber den lokalen W?rmefluss bestimmten sie mit einem Standardverfahren das ungef?hre Alter des Ozeanbodens und dar¨¹ber hinaus die statistische Altersverteilung in den Ozeanbecken. Anhand der Berechnungen konnten die Wissenschaftler in Abh?ngigkeit der jeweiligen Kontinentgr?sse die Produktionsrate der ozeanischen Kruste ableiten und ermitteln, wie diese Produktionsrate zeitlich variierte.

Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmender Gr?sse der Kontinente die Produktionsrate der ozeanischen Kruste bis auf das Doppelte ansteigen kann. ?Als Konsequenz davon nimmt das mittlere Alter des Ozeanbodens, der sich in den Ozeanbecken findet, ab?, sagt Rolf. Heutige Ozeanb?den sind maximal 200 Millionen Jahre alt. Grund daf¨¹r ist, dass der basaltische Ozeanboden ¨¹ber die Jahrmillionen erkaltet und dabei so schwer wird, dass er wieder in den Erdmantel absinkt: Die ozeanische Platte taucht dabei meist unter die weniger dichte kontinentale Platte ab, eine sogenannte Subduktionszone entsteht.