Gab es im Indischen Ozean einst einen Urmeer?

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Wissenschaftler haben im Indischen Ozean ein „Schwerkraftloch“ entdeckt, wo die Schwerkraft der Erde am geringsten ist, wodurch alles dort leichter als normal ist.

Diese Anomalie hat Geologen lange Zeit vor ein Rätsel gestellt. Kürzlich haben Forscher des Indian Institute of Science im indischen Bengaluru eine Erklärung für die Entstehung dieses Lochs gefunden. Dies liegt daran, dass tief im Inneren des Planeten gebildetes geschmolzenes Magma durch die Subduktionszonen einer früheren tektonischen Platte gestört wird.

Um zu dieser Hypothese zu gelangen, simulierte das Team mithilfe von Computern die Entstehung dieses Gebiets vor 140 Millionen Jahren. Die Erkenntnisse, die in einer kürzlich in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlichten Studie detailliert beschrieben werden, drehen sich um einen urzeitlichen Ozean, der nicht mehr existiert.

Einer neuen Studie zufolge ist der Meeresspiegel an einem 1948 entdeckten „Schwerkraftloch“ um mehr als 100 Meter gesunken. (Foto: ESA)

Die Menschen stellen sich die Erde oft als perfekte Kugel vor, doch die Realität weicht weit von der Theorie ab. Weder die Erde noch das Gravitationsfeld der Erde sind perfekte Kugeln. Da diese Schwerkraft proportional zur Masse ist, hängt die Form des Gravitationsfelds des Planeten von der Verteilung der Masse im Inneren ab.

„Die Erde ist im Grunde eine klumpige Kartoffel“, sagte der Co-Autor der Studie, Attreyee Ghosh, Geophysiker und außerordentlicher Professor am Center for Earth Sciences des Indian Institute of Science. „Technisch gesehen handelt es sich also nicht um eine Kugel, sondern um eine Ellipse, da sich die Mitte bei der Rotation des Planeten nach außen wölbt.“

Unser Planet ist in seiner Dichte und seinen Eigenschaften heterogen, wobei einige Bereiche eine größere Dicke aufweisen als andere – dies wirkt sich erheblich auf die Erdoberfläche und die unterschiedliche Anziehungskraft der Erde an diesen Punkten aus. Stellen Sie sich vor, die Erdoberfläche wäre vollständig von einem ruhigen Ozean bedeckt. Die Schwankungen im Gravitationsfeld des Planeten könnten in diesem imaginären Ozean Ausbuchtungen und Vertiefungen erzeugen.

Dementsprechend wird es Bereiche mit größerem Volumen und Bereiche mit geringerem Volumen geben. Die resultierende Form – Geoid genannt – scheint kleine, unregelmäßige Klumpen zu haben, die an Teig erinnern.

Der tiefste Punkt auf dem Geoid der Erde ist eine kreisförmige Senke im Indischen Ozean, 105 m unter dem mittleren Meeresspiegel. Dies ist das „Schwerkraftloch“ der Erde.

Der Ausgangspunkt des „Schwerkraftlochs“ im Indischen Ozean liegt unmittelbar vor der Südspitze Indiens und umfasst eine Fläche von etwa drei Millionen Quadratkilometern. Die Existenz dieses Kraters wurde erstmals 1948 vom niederländischen Geophysiker Felix Andries Vening Meinesz bei einer Schwerkraftuntersuchung von einem Schiff aus entdeckt.

„Es handelt sich um den bislang tiefsten Punkt auf dem Geoid der Erde und es gibt keine richtige Erklärung dafür“, sagte Frau Ghosh.

Um dies herauszufinden, verwendeten Ghosh und ihre Kollegen ein Computermodell, um das Gebiet vor 140 Millionen Jahren nachzubilden und ein vollständiges Bild der Geologie zu erhalten. Von diesem Ausgangspunkt aus hat das Team bislang 19 Simulationen durchgeführt und dabei die Bewegungen der tektonischen Platten und Veränderungen des Erdmantels der letzten 140 Millionen Jahre nachgestellt.

Für jede Simulation variierte das Wissenschaftlerteam die Parameter, die die Bildung von Magma-Plumes unter dem Erdmantel des Indischen Ozeans beeinflussen. Anschließend verglichen sie die Form des Geoids, die sie aus verschiedenen Simulationen erhalten hatten, mit dem tatsächlichen Geoid der Erde, das sie durch Satellitenbeobachtungen ermittelt hatten.

Sechs der insgesamt 19 vorgestellten Szenarien kommen zu dem Schluss, dass sich ein Geoidtief gebildet hat, dessen Form und Amplitude dem Fall im Indischen Ozean ähnelt. In jeder dieser Simulationen ist das Geoidtief im Indischen Ozean von heißen Magmafahnen geringer Dichte umgeben.

Die Magmaplumes könnten in Kombination mit den umgebenden Mantelstrukturen für die Form und Amplitude des niedrigen Geoids verantwortlich sein. Dies sei auch die Ursache für die Entstehung von „Schwerkraftlöchern“, erklärte Experte Ghosh.

Es wurden Simulationen mit unterschiedlichen Parametern für die Magmadichte durchgeführt. Es ist bemerkenswert, dass sich in Simulationen ohne die durch die Magmawolke erzeugten Plumpsklos das Geoidtief nicht bildet.

Die Fontänen selbst stammen aus dem Verschwinden eines urzeitlichen Ozeans, als der Indische Ozean vor Dutzenden von Millionen Jahren driftete und schließlich mit Asien kollidierte, sagte Frau Ghosh.

„Vor 140 Millionen Jahren befand sich der Indische Ozean in einer völlig anderen Lage. Zwischen der tektonischen Platte des Indischen Ozeans und der asiatischen Platte befand sich ein Ozean. Der Indische Ozean begann sich dann nach Norden zu bewegen, wodurch dieser Ozean verschwand und sich die Lücke zwischen dem Indischen Ozean und Asien schloss“, erklärte Ghosh.

Als sich die Indische Platte vom Superkontinent Gondwana löste und mit der Eurasischen Platte kollidierte, wurde die Tethys-Platte, die den Ozean zwischen den darüber liegenden Platten bildete, in den Erdmantel subduziert.

Im Laufe von zig Millionen Jahren sank die Kruste der Tethys-Platte in den darunterliegenden Erdmantel und ließ unter Ostafrika einen heißen Magmapool entstehen. Dies wiederum fördert die Bildung von Plumes, wodurch Magmaplumes entstehen, die Material mit geringer Dichte näher an die Erdoberfläche bringen.

Himangshu Paul, ein Experte am National Geophysical Research Institute in Indien, weist jedoch darauf hin, dass es keine eindeutigen seismischen Beweise dafür gebe, dass die simulierten Magmafahnen tatsächlich unter dem Indischen Ozean vorhanden seien.

Er argumentiert, dass es noch weitere,bisher unentdeckte Faktoren hinter dem niedrigen Geoid gebe, wie etwa die genaue Lage der alten Tethys-Kämme. „In Simulationen ist es unmöglich, genau nachzuahmen, was in der Natur passiert“, sagte er.

Neue Modelle zeigen, dass das niedrige Geoid mehr mit der Magmawolke und den sie umgebenden Reservoirs zu tun hat als mit irgendeiner spezifischen darunterliegenden Struktur, sagt Bernhard Steinberger vom Deutschen GeoForschungsZentrum.

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