Willkommen
Der Boden unter Ihren Füßen fühlt sich fest an. Beständig. Unverrückbar.
Das ist er nicht.
In diesem Moment, während Sie dies lesen, bewegt sich der Boden, auf dem Sie sitzen: langsam, unbeirrbar, mit einer Geschwindigkeit, mit der Ihre Fingernägel wachsen.
Über Millionen von Jahren hat dieser langsame Druck Kontinente auseinandergerissen, die höchsten Berge der Erde aufgebaut und Erdbeben ausgelöst, die Städte einst einrichteten.
Heute werden wir den Motor verstehen, der all das antreibt.
Eine merkwürdige Beobachtung
Der Mann, von dem niemand glaubte
1912 entdeckte der deutsche Meteorologe Alfred Wegener etwas Merkwürdiges: Die Ostküste Südamerikas und die Westküste Afrikas passten wie Puzzlestücke zusammen.
Er schlug vor, dass alle Kontinente einst in einem einzigen Superkontinent zusammengefügt waren, den er Pangaea (griechisch für 'alle Länder') nannte, und dass sie langsam auseinandergetrieben seien.
Die Wissenschaftler lachten ihn aus. Sie konnten sich keine Kraft vorstellen, die mächtig genug war, um ganze Kontinente zu bewegen. Wegener starb 1930 bei einer Expedition in Grönland, ohne seinen Gedanken Glauben abzugewinnen.
Es dauerte noch weitere 30 Jahre und neue Technologien, die das Meeresbodenfahrzeug kartierten, bevor die Welt realisierte, dass Wegener Recht hatte.
Was befindet sich im Inneren der Erde?
Die Schichten der Erde aufgelöst
Wenn Sie die Erde hätte teilen können, hätten Sie vier Hauptschichten gesehen:
Kruste: die äußerste Schicht. Sie ist dünn: im Verhältnis zur Haut einer Apfel. Der Ozeanboden ist nur etwa 7 km dick. Der kontinentale Boden beträgt im Durchschnitt 35 km. Das klingt wie viel, aber die Erde ist 12.742 km durchmesser.
Kerntafel: unterhalb der Erdkruste, etwa 2.900 km dick. Sie besteht aus heißem, dichtem Gestein. Die obere Manteltafel ist teilweise geschmolzen und fließt sehr langsam: wie dickflüssiger Honig, der auf einem Herd erhitzt wird. Diese fließende Schicht wird als Asthenosphäre bezeichnet.
Äußeres Kern: eine Schicht aus flüssigem Eisen und Nickel, etwa 2.200 km dick. Es ist so heiß (4.500–5.500°C), dass das Metall geschmolzen ist. Diese fließende Metallschicht erzeugt die magnetische Feldstärke der Erde.
Innere Kerntafel: ein fester Eisen- und Nickelkörper im Zentrum, etwa 1.220 km Durchmesser. Es ist der heißeste Teil der Erde: über 5.400°C, heißer als die Oberfläche der Sonne.
Gebrochener Muschelschalen
Eine kaputte Eischale
Die Erdkruste besteht nicht aus einer kontinuierlichen Hülle. Sie ist in etwa 15 große tektonische Platten (und viele kleinere) unterteilt, die wie eine kaputte Eischale zusammenpassen.
Diese Platten sind nicht dünn: sie enthalten die Kruste und den obersten Teil des Mantels, zusammen die Lithosphäre genannt. Die Lithosphäre ist fest, 70–150 km dick, und schwimmt auf der weicheren, teilweise geschmolzenen Asthenosphäre darunter.
Einige Platten tragen Kontinente (kontinentale Platten). Andere tragen Meeresboden (ozeanische Platten). Viele tragen beides.
Die größte Platte ist die Pazifische Platte, die fast vollständig ozeanisch ist. Du bist wahrscheinlich auf der Nordamerikanischen Platte sitzend, die sich vom Mittelatlantischen Rücken bis zur Westküste der Vereinigten Staaten erstreckt.
Was treibt sie an?
Konvektion: Der Motor
Tief im Mantel ist das Gestein in der Nähe des Kerns extrem heiß. Heißes Gestein ist weniger dicht, es steigt auf. Wenn es die Oberfläche erreicht, kühlt es ab, wird dichter und sinkt wieder zurück. Dies schafft eine langsame, kreisförmige Strömung, die eine Konvektionsströmung genannt wird.
Denken Sie an einen Topf mit Wasser, der auf dem Herd erhitzt wird: Das Wasser am Boden erwärmt sich, steigt auf, kühlt an der Oberfläche ab und sinkt wieder. Der Mantel tut das Gleiche: nur mit Gestein und unglaublich langsam.
Diese Konvektionsströmungen schieben die Tektonischen Platten wie Gegenstände auf einem langsam bewegten Transportband entlang.
Prozess ist langsam: Platten bewegen sich zwischen 2 und 15 Zentimetern pro Jahr: aber über Millionen von Jahren formt er die gesamte Oberfläche des Planeten neu.
Drei Arten von Grenzen
Wo Platten zusammentreffen
Die dramatischsten Geologie auf der Erde findet dort statt, wo Platten zusammentreffen: an ihren Grenzen. Es gibt drei Arten:
Divergentgrenzen: Platten bewegen sich getrennt. Magma steigt aus dem Mantel auf und füllt die Lücke, wodurch neues Krusten entsteht. Die Mid-Atlantic Ridge ist eine divergentgrenze, die den Mittelpunkt des Atlantischen Ozeans bildet. Island liegt direkt darauf: man kann buchstäblich auf der Grenze zwischen der Nordamerikanischen Platte und der Eurasischen Platte stehen.
Konvergentgrenzen: Platten bewegen sich zueinander. Wenn ein ozeanisches Plate auf ein kontinentales Plate trifft, taucht das dichtere ozeanische Plate in einem Prozess namens Subduktion ab. Wenn zwei kontinentale Platten kollidieren, wird keines subduziert: sie falten sich in Gebirgszüge auf. Die Himalaya wurden so gebildet, als die indische Plate gegen die Eurasische Plate stieß.
Transformgrenzen: Platten gleiten vorbei aufeinander horizontal. Die San-Andreas-Falte in Kalifornien ist eine Transformgrenze, an der die Pazifische Plate und die Nordamerikanische Plate nebeneinander gleiten. Dies produziert häufige Erdbeben.
Berge wachsen
Die Himalaya: Eine Kollision in langsamer Bewegung
Etwa 50 Millionen Jahre alt, stieß die indische Platte: die mit einer geologisch schnellen Geschwindigkeit nach Norden gerast war: mit der eurasischen Platte zusammen.
Keine der Platten konnte unter die andere subduzieren, weil beide kontinentale Kruste hatten: dick, schwimmfähig und zu leicht, um zu sinken.
Also kräuselte sich die Kruste, hob sich und wurde nach oben geschoben. Die Kollision schuf die Himalaya, einschließlich des Mount Everest, dem höchsten Punkt der Erde mit 8.849 Metern.
Und die Kollision ist nicht vorbei. Die indische Platte drängt immer noch in Asien mit etwa 1 Zentimeter pro Jahr und die Himalaya wachsen weiter.
Feuerkreis
Wo sich die Katastrophe ereignet
Wenn Sie alle großen Erdbeben und Vulkanausbrüche auf einer Karte eintüten, zeigt sich sofort ein Muster: Sie bilden entlang von Plattengrenzen.
Das drastischste Beispiel ist der Feuerkreis: ein schalenförmiger Gürtel um das pazifische Meer, an dem die pazifische Platte mehrere andere Platten trifft. Rund 75% der aktiven Vulkane und 90% der Erdbeben der Welt finden im Feuerkreis statt.
Das ist keine Zufall. Erdbeben entstehen, wenn Platten plötzlich aneinander vorbei gleiten und so aufgestaute Spannungen freisetzen. Vulkane bilden sich dort, wo Magma eine Verbindung zur Oberfläche findet: oft an Subduktionszonen, wo eine absinkende Platte schmilzt und das geschmolzene Gestein aufsteigt.
Die Richterskala misst die Größe von Erdbeben: die freigesetzte Energie. Jedes ganze Zahlenwert erhöht sich um etwa 32-mal mehr Energie. Ein Erdbeben der Stärke 7 freisetzt etwa 1.000-mal mehr Energie als ein Erdbeben der Stärke 5.
Warum Grenzen?
Die Verbindungen ziehen
Das Innere einer Tektonischen Platte ist relativ stabil. Das Gestein ist fest, die Platte bewegt sich als Einheit und es gibt keinen Grund, dass die Kruste reißen oder schmelzen sollte.
Aber an Grenzen gleiten die Platten, werden auseinandergezogen oder kollidieren. Das ist, wo sich Spannungen aufbauen, die Kruste bricht und Magmen Fluchtrouten finden.
Denke daran wie ein Glas: das Mittel ist stark, aber die Ränder und Ecken sind, wo sich Risse bilden.
Wie wissen wir?
Die Evidenz ist überall
Wegener schlug 1912 den Kontinentaldrift vor, aber er konnte den Mechanismus nicht erklären. Moderne Evidenz hat ihn viele Male bestätigt:
Fossilverteilung: identische Fossilien des Mesosaurus (ein Süßwasser-Reptil) werden in Brasilien und Westafrika gefunden, aber nirgendwo sonst. Es hätte das Atlantik nicht schwimmen können. Die Kontinente mussten verbunden sein.
Übereinstimmende Gesteinsarten: Gebirgsketten in Schottland passen perfekt mit den Appalachen in den östlichen Vereinigten Staaten zusammen, wenn man die Kontinente zusammenfügt. Die gleichen Gesteine, gleiche Alter, gleiche Bildung: getrennt durch ein Meer.
Gletscherspuren: alte Gletscherspuren in Afrika, Indien, Südamerika und Australien zeigen alle auf einen einzigen Eiskap, der auf Antarktika zentriert war: genau dort, wo die Kontinente in Pangaea gewesen wären.
GPS-Messungen: heute können wir die Plattenbewegung direkt mit GPS-Satelliten messen. Nordamerika bewegt sich mit etwa 2,5 cm pro Jahr von Europa weg. Wir können es live beobachten.
Die Zukunft der Erde
Wohin gehen wir?
Wenn die Platten weiterhin in gleichem Tempo bewegen, können Geologen vorhersagen, wo die Kontinente in der Zukunft sein werden.
In etwa 250 Millionen Jahren werden die Kontinente erwartungsgemäß wieder kollidieren und zu einem neuen Superkontinent zusammenstoßen. Wissenschaftler haben es unter verschiedenen Namen bezeichnet: Pangaea Ultima, Amasia oder Novopangaea, je nachdem, welches Modell sie verwenden.
Der Atlantik wird sich schließen. Afrika wird sich mit Europa vereinigen. Australien wird in das Südostasien driftieren.
Das ist nicht das erste Mal. Pangaea war nicht der erste Superkontinent: Es gab mehrere, die sich über Milliarden von Jahren zurückverfolgen lassen. Der Zyklus des Zerbrechens und Wiederausbaus dauert etwa 400-500 Millionen Jahre. Geologen nennen es den Superkontinentzyklus.
Was werden Sie sich merken?
Die große Zusammenfassung
Die Erde ist nicht statisch. Sie ist ein dynamischer, sich bewegender Planet: eine dünne Kruste, die auf einem Meer aus langsam bewegtem Gestein schwimmt.
Alles ist miteinander verbunden: Konvektionsströme treiben die Plattenergung an; Plattengrenzen erzeugen Erdbeben, Vulkane und Berge; die Beweise sind in Fossilien, Gestein und GPS-Daten geschrieben.
Alfred Wegener sah die Puzzlestücke vor einem Jahrhundert. Es dauerte die Welt Jahrzehnte, um nachzukommen. Heute ist die Plattentektonik eines der mächtigsten Rahmen in der gesamten Wissenschaft: Sie erklärt alles von warum Japan Erdbeben hat bis warum Sie im Gebirge Schneckengürtel finden können.