Wie sind die Anden so riesig geworden? Eine neue geologische Forschungsmethode könnte die Antwort liefern

Wie haben die Anden – die längste Bergkette der Welt – ihre enorme Größe erreicht? Dies ist nur eine der geologischen Fragen, die eine neue, von Forschern der Universität Kopenhagen entwickelte Methode möglicherweise beantworten kann. Mit beispielloser Präzision erlaubt die Methode den Forschern abzuschätzen, wie sich die Geschwindigkeit der tektonischen Platten der Erde in den letzten Millionen von Jahren verändert hat.

Die Anden sind das längste über Wasser liegende Gebirge der Erde. Er erstreckt sich über 8900 Kilometer entlang der westlichen Peripherie Südamerikas, ist bis zu 700 Kilometer breit und ragt an manchen Stellen fast sieben Kilometer in den Himmel. Doch wie genau dieses kolossale Gebirge aus dem Erdinneren entstanden ist, bleibt unter Geologen unklar.

Forscher der Universität Kopenhagen kommen mit einer neuen Hypothese. Unter Verwendung einer neuartigen Methode, die von einem der Forscher entwickelt wurde, untersuchten sie genau die tektonische Platte, auf der das Gebirge ruht. Ihre Entdeckung hat ein neues Licht auf die Entstehung der Anden geworfen.

Tektonische Platten bedecken die Erdoberfläche wie riesige Puzzleteile. Sie verschieben sich jedes Jahr um einige Zentimeter, ungefähr so ​​schnell wie unsere Nägel wachsen. Von Zeit zu Zeit können diese Platten plötzlich schneller oder langsamer werden. Wir wissen jedoch wenig über die heftigen Kräfte hinter diesen Ereignissen. Die UCPH-Forscher gelangten zu Schätzungen, die präziser denn je sind, sowohl in Bezug darauf, wie stark und wie oft sich die Geschwindigkeit der Platten historisch verändert hat.

Die neuen Berechnungen der Forscher zeigen, dass die südamerikanische Platte in den letzten 15 Millionen Jahren bei zwei bedeutenden Gelegenheiten plötzlich und spektakulär einen Gangwechsel einlegte und langsamer wurde. Und dies mag zur Verbreiterung der enormen Kette beigetragen haben. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Erd- und Planetenwissenschaftsbriefe.

Bemerkenswerterweise traten die beiden plötzlichen Verlangsamungen zwischen Perioden auf, in denen die Andenkette unter Druck stand und schnell höher wuchs:

„In den Zeiträumen bis zu den beiden Verlangsamungen pflügte die Platte unmittelbar westlich, die Nazca-Platte, in die Berge und drückte sie zusammen, wodurch sie höher wuchsen. Dieses Ergebnis könnte darauf hindeuten, dass ein Teil der bereits bestehenden Reichweite als Bremse wirkte auf sowohl die Nazca- als auch die Südamerikanische Platte. Als die Platten ihre Geschwindigkeit verlangsamten, wurden die Berge stattdessen breiter“, erklärt der Erstautor und Ph.D. Studentin Valentina Espinoza vom Departement für Geowissenschaften und Management natürlicher Ressourcen.

Berge machten die Platte schwerer

Laut der neuen Studie verlangsamte sich die südamerikanische Platte in einem Zeitraum vor 10 bis 14 Millionen Jahren um 13 % und in einem anderen Zeitraum vor 5 bis 9 Millionen Jahren um 20 %. In geologischer Zeit sind dies sehr schnelle und abrupte Veränderungen. Den Forschern zufolge gibt es hauptsächlich zwei mögliche Gründe für die plötzliche Verlangsamung Südamerikas.

Man könnte, wie erwähnt, mit der Ausdehnung der Anden zusammenhängen, wo der Druck nachließ und die Berge breiter wurden. Die Hypothese der Forscher ist, dass die Wechselwirkung zwischen der Ausdehnung der Berge und der geringeren Geschwindigkeit der Platte auf ein Phänomen namens Delaminierung zurückzuführen ist. Das heißt, eine große Menge instabiles Material unter den Anden riss los und sank in den Mantel, was zu erheblichen Neuanpassungen in der Konfiguration der Platte führte.

Dieser Prozess führte dazu, dass die Anden ihre Form änderten und seitlich wuchsen. In dieser Zeit dehnte sich die Bergkette im Westen nach Chile und im Osten nach Argentinien aus. Als die Platte mehr Bergmaterial ansammelte und schwerer wurde, verlangsamte sich die Bewegung der Platte.

„Wenn diese Erklärung richtig ist, sagt sie uns viel darüber aus, wie dieses riesige Gebirge entstanden ist. Aber es gibt noch vieles, was wir nicht wissen. Warum wurde es so groß? Mit welcher Geschwindigkeit hat es sich gebildet? Wie hält sich das Gebirge selbst? Und wird es irgendwann zusammenbrechen?“ sagt Valentina Espinoza.

Den Forschern zufolge ist eine andere mögliche Erklärung für die Verlangsamung der Platte, dass es eine Änderung im Muster des Wärmeflusses aus dem Erdinneren gab, bekannt als Konvektion, die sich in die oberste viskose Schicht des Mantels bewegte, auf der tektonische Platten schwimmen oben auf. Diese Änderung manifestierte sich als eine Änderung in der Bewegung der Platte.

Die Forscher verfügen nun über die Informationen und Werkzeuge, um ihre Hypothesen durch Modellierung und Experimente zu testen.

Kann ein neues Standardmodell werden

Die Methode zur Berechnung der Änderungen der tektonischen Plattenbewegung baut auf der früheren Arbeit des außerordentlichen Professors und Co-Autors der Studie Giampiero Iaffaldano und Charles DeMets aus dem Jahr 2016 auf. Das Besondere an der Methode ist, dass sie hochauflösende geologische Daten verwendet, die normalerweise nur verwendet werden um die Bewegung von Platten relativ zueinander zu berechnen. Hier wurden dieselben Daten verwendet, um Änderungen in der Bewegung von Platten relativ zum Planeten selbst zu berechnen. Es liefert Schätzungen mit beispielloser Genauigkeit.

Nachdem die Methode mit einer Kombination aus sechs anderen tektonischen Platten getestet wurde, glauben die Forscher, dass sie zu einer neuen Standardmethode werden könnte:

„Diese Methode kann für alle Platten verwendet werden, solange hochauflösende Daten verfügbar sind. Meine Hoffnung ist, dass eine solche Methode verwendet wird, um historische Modelle tektonischer Platten zu verfeinern und dadurch die Chance zu verbessern, bisher unklare geologische Phänomene zu rekonstruieren.“ “, sagt Giampiero Iaffaldano, der abschließend feststellt:

„Wenn wir die Veränderungen der Plattenbewegungen im Laufe der Zeit besser verstehen können, haben wir eine Chance, einige der größten Rätsel unseres Planeten und seiner Entwicklung zu lösen. Wir wissen zum Beispiel immer noch so wenig über die Temperatur des Erdinneren oder ungefähr, als sich die Platten zu bewegen begannen. Unsere Methode kann höchstwahrscheinlich verwendet werden, um Teile für dieses große große Puzzle zu finden.