Die Ausbreitung des Meeresbodens hat sich verlangsamt

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Eine neue globale Analyse der Ausbreitungsraten des Meeresbodens in den letzten 19 Millionen Jahren hat ergeben, dass sie sich verlangsamt haben. Geologen wollen wissen, warum der Meeresboden langsamer wird.

Entlang von Tausenden von Kilometern langen Rissen am Meeresboden bildet sich aufgrund der Plattentektonik ständig neue ozeanische Kruste. Während die Subduktion die alte Kruste nach unten zieht, öffnen sich die Risse wie Spalten in einem Vulkan und ziehen heiße Kruste an die Oberfläche. An der Oberfläche angekommen, beginnt die Kruste abzukühlen und wird vom Graben weggedrückt, wobei sie durch heißere, jüngere Kruste ersetzt wird.

Dieser Zyklus wird als Spreizung des Meeresbodens bezeichnet, und seine Geschwindigkeit beeinflusst viele globale Prozesse, darunter den Meeresspiegel und den Kohlenstoffkreislauf. Schnellere Spreizungsraten führen in der Regel zu verstärkter vulkanischer Aktivität, die Treibhausgase freisetzt, so dass die Entschlüsselung der Spreizungsraten dazu beiträgt, langfristige Veränderungen in der Atmosphäre zu kontextualisieren.

Heutzutage erreichen die Spreizungsraten einen Höchstwert von 140 Millimetern pro Jahr, während sie laut der neuen Studie vor 15 Millionen Jahren an einigen Stellen einen Höchstwert von 200 Millimetern pro Jahr erreichten. Die Studie wurde in der AGU-Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht, die hochwirksame, kurz gefasste Berichte mit unmittelbaren Auswirkungen auf alle Erd- und Weltraumwissenschaften publiziert.

Bei der Verlangsamung handelt es sich um einen globalen Durchschnittswert, der sich aus den unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der einzelnen Bergrücken ergibt. In der Studie wurden 18 Rücken untersucht, wobei der Ostpazifik, wo einige der sich am schnellsten ausbreitenden Rücken der Welt liegen, besonders genau unter die Lupe genommen wurde. Da diese sich stark verlangsamten, einige um fast 100 Millimeter pro Jahr langsamer als vor 19 Millionen Jahren, verringerten sie die durchschnittlichen Ausbreitungsraten der Welt.

Die Lösung dieses komplexen Problems wird durch die langsame und stetige Selbstzerstörung des Meeresbodens noch erschwert.

„Wir wissen mehr über die Oberflächen einiger anderer Planeten als über unseren eigenen Meeresboden“, sagt Colleen Dalton, Geophysikerin an der Brown University und Leiterin der neuen Studie. „Eine der Herausforderungen ist das Fehlen einer perfekten Konservierung. Der Meeresboden wird zerstört, so dass wir nur eine unvollständige Aufzeichnung haben“.

Der Meeresboden wird in Subduktionszonen zerstört, wo ozeanische Kruste unter Kontinente rutscht und in den Erdmantel zurücksinkt, und an den sich ausbreitenden Rücken des Meeresbodens wieder aufgeschmolzen wird. Dieser Zyklus der Entstehung und Zerstörung findet etwa alle 180 Millionen Jahre statt, was dem Alter des ältesten Meeresbodens entspricht. Die magnetische Aufzeichnung der Kruste verfolgt dieses Muster und erzeugt jedes Mal, wenn sich das Magnetfeld der Erde umkehrt, erkennbare Streifen.

Dalton und ihre Co-Autoren untersuchten die magnetischen Aufzeichnungen von 18 der größten Spreizungsrücken der Welt und berechneten anhand des Alters des Meeresbodens und seiner Fläche, wie viel Meereskruste jeder Rücken in den letzten 19 Millionen Jahren produziert hat. Jeder Rücken entwickelte sich ein wenig anders: Einige verlängerten sich, andere schrumpften; einige beschleunigten sich, aber fast alle verlangsamten sich. Das Gesamtergebnis von Daltons Arbeit ist, dass sich die durchschnittliche Ausbreitung des Meeresbodens in dieser Zeit um bis zu 40 % verlangsamt hat.

Die Ursache hierfür könnte eher in den Subduktionszonen als in den Spreizungsrücken zu suchen sein: Wenn zum Beispiel die Anden am westlichen Rand des südamerikanischen Kontinents wachsen, drücken die Berge auf die Kruste.

„Stellen Sie sich das als erhöhte Reibung zwischen den beiden kollidierenden tektonischen Platten vor“, so Dalton. „Eine Verlangsamung der Konvergenz dort könnte letztlich zu einer Verlangsamung der Ausbreitung an den nahe gelegenen Bergrücken führen. Ein ähnlicher Prozess könnte unter dem Himalaya stattgefunden haben, wobei die schnell wachsende Gebirgskette die Ausbreitung entlang der Bergrücken im Indischen Ozean verlangsamt hat.

Dalton weist jedoch darauf hin, dass diese zusätzliche Reibung nicht der einzige Grund für die Verlangsamung sein kann, da die Verlangsamungsraten weltweit zu beobachten sind und das Gebirgswachstum regional begrenzt ist. Größere Prozesse, wie Veränderungen in der Konvektion des Erdmantels, könnten ebenfalls eine Rolle spielen. Höchstwahrscheinlich, so ihre Schlussfolgerung, ist es eine Kombination aus beidem. Um mehr zu erfahren, hofft Dalton, die absoluten Geschwindigkeiten der Platten zu erfassen, anstatt der relativen Geschwindigkeiten, die in dieser Studie verwendet wurden, damit sie die Ursache der Verlangsamung besser bestimmen kann.

Datum: April 14, 2022
Quelle: Amerikanische Geophysikalische Union


Journal Reference:

  1. Colleen A. Dalton, Douglas S. Wilson, Timothy D. Herbert. Evidence for a Global Slowdown in Seafloor Spreading Since 15 MaGeophysical Research Letters, 2022; 49 (6) DOI: 10.1029/2022GL097937