Gab es im Indischen Ozean einst einen Urozean?

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

Diese Anomalie hat Geologen lange Zeit vor ein Rätsel gestellt. Nun haben Forscher des Indian Institute of Science im indischen Bengaluru eine Erklärung für die Entstehung dieser Höhle gefunden: Tief im Inneren des Planeten gebildetes geschmolzenes Magma wurde durch die Subduktionsnähte einer früheren tektonischen Platte gestört.

Um diese Hypothese aufzustellen, simulierte das Team mithilfe von Computern die Entstehung der Region vor 140 Millionen Jahren. Die Ergebnisse einer kürzlich in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlichten Studie drehen sich um einen urzeitlichen Ozean, der heute nicht mehr existiert.

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

Die Erde wird oft als perfekte Kugel betrachtet, doch die Realität weicht von dieser Theorie ab. Weder die Erde noch ihr Gravitationsfeld sind eine perfekte Kugel. Da die Schwerkraft proportional zur Masse ist, hängt die Form des Gravitationsfeldes des Planeten von der Massenverteilung in ihm ab.

„Die Erde ist im Grunde eine klumpige Kartoffel“, sagte der Co-Autor der Studie, Attreyee Ghosh, Geophysiker und außerordentlicher Professor am Zentrum für Geowissenschaften des Indian Institute of Science. „Technisch gesehen ist sie also keine Kugel, sondern eine Ellipse, denn während der Rotation des Planeten wölbt sich die Mitte nach außen.“

Unser Planet weist keine einheitliche Dichte und Beschaffenheit auf. Manche Bereiche sind dicker als andere. Dies beeinflusst die Erdoberfläche und die unterschiedliche Anziehungskraft der Erde an diesen Punkten erheblich. Stellen Sie sich vor, die Erdoberfläche wäre vollständig von einem ruhigen Ozean bedeckt. Die Schwankungen im Gravitationsfeld des Planeten würden in diesem imaginären Ozean Beulen und Mulden erzeugen.

Dementsprechend gibt es Bereiche mit größerer Masse und Bereiche mit geringerer Masse. Die resultierende Form – Geoid genannt – scheint kleine, unregelmäßige Klumpen wie Teig zu haben.

Der tiefste Punkt des Geoids der Erde ist eine kreisförmige Senke im Indischen Ozean, 105 m unter dem Meeresspiegel. Dies ist das „Schwereloch“ der Erde.

Der Ausgangspunkt des „Schwerkraftlochs“ im Indischen Ozean liegt direkt vor der Südspitze Indiens und umfasst eine Fläche von etwa 3 Millionen Quadratkilometern. Die Existenz dieses Lochs 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, nutzten Ghosh und ihre Kollegen ein Computermodell, um das Gebiet so zu visualisieren, wie es vor 140 Millionen Jahren aussah, um ein vollständiges Bild der Geologie zu erhalten. Von diesem Ausgangspunkt aus führte das Team 19 Simulationen bis zum heutigen Tag durch und rekonstruierte dabei die Bewegung der tektonischen Platten und die Veränderungen im Erdmantel der letzten 140 Millionen Jahre.

Für jede Simulation variierte das Team die Parameter, die die Bildung von Magma-Plumes unter dem Erdmantel des Indischen Ozeans beeinflussen. Anschließend verglichen sie die aus den verschiedenen Simulationen ermittelten Geoidformen mit dem tatsächlichen Geoid der Erde, das aus Satellitenbeobachtungen gewonnen wurde.

Sechs der insgesamt 19 vorgestellten Szenarien kamen zu dem Schluss, dass sich ein Geoidtief von ähnlicher Form und Amplitude wie im Indischen Ozean gebildet hatte. In jeder dieser Simulationen war das Geoidtief im Indischen Ozean von heißem Magma geringer Dichte umgeben.

Die Magmawolke könne in Kombination mit den umgebenden Mantelstrukturen die Form und die geringe Amplitude des Geoids erklären, was auch die Ursache des „Schwerkraftlochs“ sei, erklärte Ghosh.

Es wurden Simulationen mit unterschiedlichen Magmadichteparametern durchgeführt. Bemerkenswert ist, dass sich in Simulationen ohne die durch die Magmawolke erzeugten Plumes das Geoidtief nicht bildete.

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 Position. Zwischen ihm 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 Frau 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 abgeschoben.

Über Dutzende von Millionen Jahren sank die Tethys-Platte in den Erdmantel und wirbelte ein heißes Magmafeld unter Ostafrika auf. Dies wiederum förderte die Bildung von Fontänen, die Magmaplumen erzeugten, die Material mit geringer Dichte näher an die Erdoberfläche brachten.

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 Magma-Fahnen tatsächlich unter dem Indischen Ozean vorhanden seien.

Er glaubt, dass es noch weitere unerforschte Faktoren für das niedrige Geoid gibt, wie etwa die genaue Lage der alten Tethys-Kämme. „Es ist unmöglich, in Simulationen nachzuahmen, was natürlicherweise passiert“, sagt er.

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

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