Echte Polarwanderung‘ kann eine Eiszeit verursacht haben.

Die neueste Eiszeit der Erde könnte durch Veränderungen tief im Inneren des Planeten verursacht worden sein. Basierend auf Beweisen aus dem Pazifischen Ozean, einschließlich der Position der Hawaii-Inseln, haben die Geophysiker der Rice University festgestellt, dass sich die Erde innerhalb der letzten 12 Millionen Jahre relativ zu ihrer Spin-Achse verschoben hat, was dazu führte, dass sich Grönland weit genug in Richtung Nordpol bewegte, um die Eiszeit einzuleiten, die vor etwa 3,2 Millionen Jahren begann.

Ihre Studie in der Zeitschrift Geophysical Research Letters basiert auf einer Analyse fossiler Signaturen aus Sedimenten der Tiefsee, der magnetischen Signatur der ozeanischen Kruste und der Position des Mantels „Hot Spot“, der die hawaiianischen Inseln geschaffen hat. Die Co-Autoren Richard Gordon und Daniel Woodworth sagten, dass die Beweise darauf hindeuten, dass sich die Erde seit Millionen von Jahren stetig dreht, bevor sie sich relativ zu ihrer Spin-Achse verschiebt, ein Effekt, den Geophysiker als „echten Polarwandern“ bezeichnen.

„Der hawaiianische Hot Spot wurde relativ zur Spin-Achse von vor etwa 48 Millionen Jahren auf etwa 12 Millionen Jahre festgelegt, aber er wurde auf einem Breitengrad weiter nördlich festgelegt, als wir ihn heute finden“, sagte Woodworth, ein Doktorand im Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences von Rice. „Durch den Vergleich des hawaiianischen Hotspots mit dem Rest der Erde können wir sehen, dass diese Standortverschiebung im Rest der Erde reflektiert wurde und der Bewegung tektonischer Platten überlagert ist. Das sagt uns, dass sich die gesamte Erde relativ zur Spin-Achse bewegt hat, die wir als echten Polarwanderer interpretieren.“

Volumenmäßig ist die Erde meist ein Mantel, eine dicke Schicht aus festem Gestein, die unter starkem Druck und Hitze fließt. Der Mantel ist von einem ineinandergreifenden Puzzle aus felsigen tektonischen Platten bedeckt, die auf ihm reiten und an seismisch aktiven Grenzen aneinander stoßen und rutschen. Hot Spots, wie die unter Hawaii, sind Federn aus heißem, festem Gestein, die tief aus dem Inneren des Mantels ragen.

Gordon, der W.M. Keck Professor für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften, sagte, dass die neuen Ergebnisse auf zwei Studien aus dem Jahr 2017 aufbauen: eine aus seinem Labor, die zeigte, wie man Hot Spots als globalen Bezugsrahmen für die Verfolgung der Bewegung tektonischer Platten verwendet, und eine weitere von der Harvard University, die zuerst echte Polarwanderungen mit dem Beginn der Eiszeit verband.

„Wir nehmen diese Hot Spots als markierte Spuren von Federn, die aus dem tiefen Mantel kommen, und verwenden sie als Bezugsrahmen“, sagte er. „Wir denken, dass das gesamte globale Netzwerk von Hotspots, bezogen auf die Spin-Achse der Erde, vor dieser Verschiebung mindestens 36 Millionen Jahre lang festgelegt war.“

Wie jedes sich drehende Objekt unterliegt auch die Erde der Zentrifugalkraft, die am flüssigen Inneren des Planeten zerrt. Am Äquator, wo diese Kraft am stärksten ist, ist die Erde mehr als 26 Meilen im Durchmesser größer als an den Polen. Gordon sagte, dass ein wahrer Polarwanderung auftreten kann, wenn sich dichte, hochviskose Mantelböen in Breitengraden abseits des Äquators aufbauen.

„Stell dir vor, du hast wirklich, wirklich kalten Sirup, und du legst ihn auf heiße Pfannkuchen“, sagte Gordon. „Während des Gießens haben Sie vorübergehend einen kleinen Haufen in der Mitte, wo er sich aufgrund der Viskosität des kalten Sirups nicht sofort verflacht. Wir denken, dass die dichten Anomalien im Mantel wie dieser kleine temporäre Stapel sind, nur die Viskositäten sind im unteren Mantel viel höher. Wie der Sirup wird er sich irgendwann verformen, aber es dauert wirklich, wirklich lange.“

Wenn die Anomalien des Mantels massiv genug sind, können sie den Planeten aus dem Gleichgewicht bringen, und der Äquator wird sich allmählich verschieben, um die überschüssige Masse näher an den Äquator zu bringen. Der Planet dreht sich immer noch einmal alle 24 Stunden und ein echter Polarwanderweg hat keinen Einfluss auf die Neigung der Erdspinnachse gegenüber der Sonne. Die Umverteilung der Masse auf einen neuen Äquator verändert die Pole der Erde, die Punkte auf der Planetenoberfläche, an denen die Spinachse entsteht.

Woodworth sagte, dass die Hot Spot-Daten aus Hawaii einige der besten Beweise dafür liefern, dass wahrer Polarwandern das war, was die Pole der Erde vor 12 Millionen Jahren in Bewegung setzte. Inselketten wie die Hawaiianer entstehen, wenn sich eine tektonische Platte über einen Hot Spot bewegt.

„Echte Polarwanderungen sollten keine Hot Spot-Spuren ändern, da die Hot Spot-Spur die Aufzeichnung der Bewegung der Platte in Bezug auf den Hot Spot ist“, sagte Woodworth.

Gordon sagte: „Es war nur eine Verschiebung um 3 Grad, aber es hatte den Effekt, den Mantel unter dem tropischen Pazifik zu nehmen und ihn in den Süden zu verschieben, und gleichzeitig verlagerte es Grönland und Teile Europas und Nordamerikas in den Norden. Das könnte das ausgelöst haben, was wir die Eiszeit nennen.“

Die Erde befindet sich noch in einer Eiszeit, die vor etwa 3,2 Millionen Jahren begann. Die Pole der Erde wurden im Laufe der Zeit mit Eis bedeckt, und dicke Eisschilde wachsen und weichen in Zyklen, die mehr als 100 Mal stattgefunden haben, periodisch von den Polen ab. Während dieser Gletscherzyklen hat sich das Eis bis nach Süden bis nach New York und zum Yellowstone Nationalpark ausgedehnt. Die Erde befindet sich heute in einer Interglazialzeit, in der das Eis zu den Polen zurückgegangen ist.

Gordon sagte, dass der wahre Polarwanderung nicht nur eine Veränderung der Lage ist.

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