Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Fernwirkung am Meeresboden

Fernwirkung am Meeresboden

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 10.02.2015 12:12

Kaltzeiten prägen das Gesicht der Erde während der jüngsten rund 2,6 Millionen Jahre. Doch offenbar machen sich die Klimawechsel auch tief an den Ozeanböden mitten in den Meeresbecken bemerkbar. Gleich zwei Forschergruppen berichten in "Science" und den "Geophysical Research Letters" vom Einfluss der Eiszeiten auf die Krustenbildung an den mittelozeanischen Rücken. Die Menge des Magmas, das dort zu Tage tritt, schwankt in den Rhythmen, die auch den Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten steuern.

Sonarbild des Mittelozeanischen Rückens vor Galapagos. (Bild: UCSB, Univ. S. Carolina, NOAA, WHOI)Der Vulkanismus an den Spreizungszonen scheint auf den Mond zu reagieren. Solche Zusammenhänge beschreibt zumindest Maya Tolstoy vom Lamont-Doherty Erdobservatorium in Palisades bei New York in den "Geophysical Research Letters". Sie hat 25 Jahre zurückreichende Beobachtungsdaten vom Ostpazifischen Rücken vor der Küste Mexikos ausgewertet und dabei eine Korrelation mit den Gezeiten festgestellt. "Wir konnten in den Eruptionen ein Muster erkennen, das die vierzehntägigen Nipptiden widerspiegelt", erklärt die Geodynamik-Professorin. Nipptiden sind besonders niedrige Wasserstände, wenn Sonne und Mond von der Erde aus gesehen im rechten Winkel zueinander stehen. Dabei neutralisieren sich die Schwerkrafteinflüsse beider Himmelskörper auf das Meer zum großen Teil.

"Das System der mittelozeanischen Rücken ist offenbar sehr sensibel für kleine Änderungen beim Meeresspiegel", so Tolstoy, "ich habe mich also gefragt, welchen Effekt größere Schwankungen wie etwa die Eiszeitzyklen haben könnten." Die Antwort liefern Richard Katz und Kollegen in "Science". Sie haben in Modellrechnungen gesehen, dass die Kaltzeiten tatsächlich den Vulkanismus an den mittelozeanischen Rücken verstärken können - und sie haben diese Simulationsergebnisse anhand einer gerade erstellten bathymetrischen Karte vom australisch-antarktischen Rücken bestätigt."In einer Eiszeit binden die Gletscher auf den Kontinenten große Mengen an Ozeanwasser und in den Warmzeiten gelangt dieses wieder in die Weltmeere zurück", erklärt der Professor für Geodynamik an der Universität Oxford, das Bindeglied zwischen Klima und Tektonik, "der Wechsel im Meeresspiegel kann 100 Meter betragen und das übersetzt sich in eine Druckänderung im Wasser, die sich bis hinab auf den Ozeanboden auswirkt." Konkret geht es um die Hügelketten oder Bodenwellen, die sich an vielen mittelozeanischen Rücken beiderseits des zentralen Riftgrabens gebildet haben. In diesen Ketten ist die ozeanische Kruste wesentlich dicker als normal. Katz spricht von rund 800 Meter mehr, was etwa zehn Prozent der normalen ozeanischen Kruste entspricht. "Wir erkennen in dieser Topographie die Handschrift der orbitalen Schwankungen der Erde", erklärt der Geowissenschaftler.

Kissenlaven am südindischen Rücken als Beispiel für Vulkanismus. (Foto: Holger Kroker)Die orbitalen Schwankungen sind unter dem Begriff Milanković-Zyklen bekannt - und sie spielen nach Ansicht der Klimaphysiker eine große Rolle bei den Wechseln zwischen Kalt- und Warmzeiten im Quartär. Sie geben den Rhythmus für die Intensität der Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche vor. Ein 100.000-Jahre-Zyklus wird von der sogenannten Exzentrizität der Erdumlaufbahn diktiert, denn der Weg unseres Planeten um die Sonne ist nicht exakt kreisrund sondern beschreibt ein leichtes Oval. Der zweite Milanković-Zyklus hat eine Länge von 41.000 Jahren und wird von der Neigung der Erdachse zur Sonne bestimmt. Der dritte und kürzeste Zyklus wird vom Taumeln der Erdachse um bestimmt und hat eine Dauer von rund 25.000 Jahren. Katz und seine Arbeitsgruppe haben ein Modell konstruiert, mit dem Klimaschwankungen und Magmaproduktion an den mittelozeanischen Rücken gekoppelt wurden. Am Beispiel des australisch-antarktischen Rückens, der 2011 und 2013 von koreanischen Wissenschaftlern genau kartiert wurde, liefern sie im "Science"-Aufsatz auch direkt Belege für ihre These. Was ihnen allerdings noch fehlt ist eine Datierung der Muster, um sie mit den Milanković-Zyklen zu synchronisieren.

Erkaltete Lavaströme am südindischen Rücken zeugen von der Aktivität an dieser Spreizungszone. (Foto:  BGR/Geomar)Unter den mittelozeanischen Rücken liegen die aufsteigenden Seiten der Konvektionszellen, die die Plattentektonik antreiben. Heißes Mantelgestein steigt empor und wird mit sinkendem Druck fließend. Am Meeresboden tritt es dann als zähflüssiges Magma aus und von dort seinen Weg als ozeanische Kruste über die Erdoberfläche an. Durch den sinkenden Meeresspiegel wird in Eiszeiten mehr Magma produziert, weil der niedrigere Meeresspiegel den Druck auf den Erdmantel unter dem mittelozeanischen Rücken verringert, so dass mehr Mantelmaterial schmilzt. "Wir wissen dass Druckveränderungen über einen Zeitraum hinweg die Magmaproduktion antreiben", so Katz, "unser Modell zeigt, dass diese Druckveränderungen nicht nur durch die Plattentektonik, sondern auch von Meeresspiegelschwankungen verursacht werden können." Die Arbeitsgruppe will jetzt ihre Thesen mit Untersuchungen am Juan-de-Fuca-Rücken vor der nordamerikanischen Westküste untermauern.