Geologie

Das Ballett der Kontinente ist ein vielseitiger Tanz

Gefaltete Gesteinsschichten - Zeugen der bewegten Erde

02. Dezember 2008 Charles Richter war bereits ein berühmter Forscher, als sein Buch über die Grundzüge der Erdbebenkunde (Elementary Seismology) erschien. Zusammen mit dem aus Darmstadt stammenden Seismologen Beno Gutenberg hatte er die „Richter-Skala“ erfunden und damit die erste universelle Messlatte für die Stärke von Erdbeben geschaffen. Kaum jemand kannte sich in den kalifornischen Erdbebenverwerfungen besser aus als der am Caltech in Pasadena lehrende Richter.

Entsprechend seinem Können und seinem Ruf schreibt er in seinem Buch fachkundig und präzise über die Häufigkeit und die Folgen von Erdbeben, über die seismischen Wellen und ihre Ausbreitung im Erdinneren sowie über jene hochempfindlichen Instrumente, mit denen sich die Schwingungen der Erde messen lassen. Wenn er aber auf die Ursachen von Erdbeben zu sprechen kommt, wird seine Argumentation schwammig. Die Kräfte, die das Gestein brechen, seien die gleichen, die auch Gebirgsketten auftürmten. Aber die Suche nach Ursachen der Gebirgsbildung sei die größte noch ungelöste Aufgabe erdwissenschaftlicher Forschung, schreibt Richter.

Die Erdkruste ist ständig in Bewegung

Das Buch erschien im Jahre 1958. Wer es heute in die Hand nimmt, wird überrascht sein von der Akkuratesse, mit der Richter die verschiedenen Erdbebenzonen der Welt aufzeichnet. Unerwähnt bleibt aber, warum sich Erdbeben gerade in diesen Zonen und immer nur dort ereignen. Es liegt keineswegs am Unvermögen Richters, dass er Antworten auf solche Fragen schuldig blieb. Wahrscheinlich hat es ihm keine Ruhe gelassen, dass er keine einleuchtende, umfassende Beschreibung der Ursachen von Erdbeben finden konnte. Aber über seinen eigenen Schatten wollte der berühmte Seismologe doch nicht springen. Lediglich in einem kurzen Absatz seines mehr als 750 Seiten langen Buches erwähnt er Begriffe wie Kontinentaldrift oder plastisches Fließen von Gestein im Erdmantel. Man spürt deutlich, dass solche Worte für Richter wie für die meisten seiner Kollegen damals lediglich abwegige Hypothesen waren.

Heute gibt es dagegen kein Lehrbuch der Geowissenschaften mehr, in dem nicht von der dynamischen Oberfläche der Erde und von der Plattentektonik die Rede ist. Nur in wenigen anderen Zweigen der Naturwissenschaften hat es in den vergangenen 50 Jahren eine derart gründliche Veränderung des Denkens gegeben. Während Richter und andere berühmte Geologen damals nur eine starre, höchstens in der Vertikalen ein wenig bewegliche Erdkruste kannten, weiß man heute, dass die Erde im Inneren und an ihrer Oberfläche ständig in allen Richtungen in Bewegung ist.

Einleuchtende Antworten auf viele drängenden Fragen

Zum Thema

Der Paradigmenwechsel im Verständnis unseres Planeten vollzog sich nicht in einem einzigen Schritt als Folge einer einzelnen epochalen Entdeckung. Das neue Bild der Erde entstand vielmehr wie ein Puzzle. Forscher mehrerer Disziplinen trugen einzelne Fragmente zusammen, die sich gemeinsam nur auf eine Weise deuten ließen: Auf einem äußerst zähflüssigen Erdmantel, der Asthenosphäre, schwimmt ein gutes Dutzend starrer Platten, die sowohl Kontinente als auch Ozeane tragen können. An den Plattengrenzen kommt es zu Vulkanausbrüchen und verheerenden Erdbeben.

Es waren nicht nur die Ursachen von Naturkatastrophen, die sich mit der Plattentektonik elegant erklären ließen. Mit der Abkehr von dem zu Richters Zeiten herrschenden Dogma, die Erdkruste sei starr und weitgehend unbeweglich, gab es plötzlich auch einleuchtende Antworten auf viele andere drängenden Fragen der Geowissenschaften: Wie entstehen Gebirge? Warum haben so viele Inselketten die Form eines Bogens? Warum wandern die erdmagnetischen Pole? Warum ist die Erdkruste auf den Kontinenten durchweg viel älter als die in den Ozeanbecken? Die Liste ließe sich beliebig verlängern.

Das Ballett der Kontinente und die Auswirkungen auf die Evolution

Angesichts der umfassenden Lösungen, welche die Plattentektonik bietet, mag man heute rückblickend gar nicht mehr verstehen, warum sich in den sechziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts noch so viele Forscher mit aller Macht gegen die Hypothese von den wandernden Kontinenten gestemmt haben.

Heute wird der Begriff vom „dynamischen Planeten“ viel weiter gefasst. Während mit der Plattentektonik ursprünglich allein die Vorgänge auf der Erdoberfläche und im Erdinneren erklärt wurden, zeigen sich inzwischen Konsequenzen, die weit über die Erforschung der „festen“ Erde hinausgehen.

Es wird beispielsweise untersucht, welche Auswirkungen das Ballett der Kontinente auf die Evolution hatte. Etwa alle 250 Millionen Jahre kamen bislang nämlich viele Landmassen zusammen und formten einen Superkontinent, der anschließend allmählich wieder auseinanderbrach. Die Ozeanographen fragen, wie die driftende Erdkruste die Meeresströmungen beeinflusst. Waren es das Zusammenwachsen von Nord- und Südamerika und das Schließen der Meerenge zwischen Atlantik und Pazifik, das den Golfstrom in Gang gebracht hat?

Der Einfluss auf unser Atmosphäre

Selbst eine Reihe von Klimaänderungen werden mittlerweile darauf zurückgeführt, dass Gebirge immer weiter wuchsen oder sich manche Platten bei ihrer Drift von allen anderen isolierten, etwa die Antarktis. Die Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre im Laufe der Erdgeschichte werden heute zu einem großen Teil ebenfalls auf plattentektonische Vorgänge zurückgeführt.

So werden in den Subduktionszonen Sedimentgesteine verschluckt, darunter Kalke, in denen Kohlendioxid aus der Atmosphäre chemisch gebunden ist. Aber auch wenn Gesteine aus dem Erdmantel an die Erdoberfläche aufsteigen, kann bei deren Verwitterung der Lufthülle erhebliche Mengen Kohlendioxid entzogen werden. Und die Variationen des Sauerstoffgehalts der Atmosphäre haben Forscher mittlerweile mit Veränderungen der Lage der Kontinente in Zusammenhang gebracht.

Die Arbeitsweise in den Geowissenschaften wurde gründlich umgekrempelt

Die Plattentektonik hat nicht nur die Sichtweise verändert, mit der Forscher auf unseren Planeten blicken. Sie hat auch die Arbeitsweise in den Geowissenschaften gründlich umgekrempelt. Wo zu Richters Zeiten ein – man darf es durchaus sagen – kleinkarierter Fachdünkel herrschte, wird heute fast nur noch in fachübergreifender Zusammenarbeit geforscht. Man schaue sich nur die typischen Polarstern-Expeditionen an oder das Internationale Kontinental-Bohrprogramm.

Gewiss, es bedarf noch des speziellen Fachwissens eines Mineralogen, eines Paläobiologen oder eines Geochemikers, ganz bestimmte Aspekte einer wissenschaftlichen Fragestellung im Detail zu beleuchten. Relevante Antworten kommen aber inzwischen nur noch im Zusammenspiel der einzelnen Fachbereiche heraus. Mittlerweile sind in manchen Ländern, darunter auch in Deutschland, schon forschungspolitische Weichen für den nächsten Schritt gestellt worden. Die erdbezogenen Biowissenschaften sollen künftig eingebunden werden und somit zu einem Gesamtbild des dynamischen Systems Erde beitragen.

Text: F.A.Z.
Bildmaterial: Horst Rademacher

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