Die letzte große Eiszeit der Erde, bekannt als Quaternay-Vereisung, begann vor ungefähr 3,2 Millionen Jahren. Diese Periode war gekennzeichnet durch die Ausdehnung der Eisdecke aus der Antarktis und Grönlands sowie durch die Fluktuation der Laurentianischen Eisdecke, die den größten Teil Kanadas und der Vereinigten Staaten bedeckte. Der Rückzug dieses Gletschers ist verantwortlich für die Entstehung von Millionen stehender Gewässer in ganz Nordamerika, einschließlich der Großen Seen.
Während die Ursachen für Eiszeiten auf eine Kombination von astronomischen Zyklen, atmosphärischen Bedingungen, Meeresströmungen und Plattentektonik zurückgeführt wurden, fehlte bisher eine vollständige Erklärung. Laut neuen Forschungsergebnissen eines Teams von Geophysikern der Rice University wurde die letzte Eiszeit der Erde möglicherweise durch Verschiebungen der Erde relativ zu ihrer Spinachse verursacht, die dazu führten, dass ihre Pole wanderten.
Diese Studie wurde von Daniel Woodworth und Richard G. Gordon durchgeführt - einem Doktoranden und dem W.M. Keck Professor für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften an der Rice University - und erschien kürzlich in der Zeitschrift Geophysikalische Forschungsbriefe. Für ihre Studie, die von der National Science Foundation (NSF) unterstützt wurde, analysierten Woodworth und Gordon geophysikalische Beweise aus dem Pazifik.
Dazu gehörten fossile Signaturen aus Tiefseesedimenten, die magnetische Signatur der ozeanischen Kruste und die Position des „Hot Spots“ des Mantels, der die Hawaii-Inseln geschaffen hat. Daraus folgerte das Team, dass die Erde in den letzten 12 Millionen Jahren einen „echten Polarwander“ erlebte - ein Phänomen, bei dem sich der Planet relativ zu seiner Drehachse verschob.
In diesem Fall ändern sich die Positionen des Nord- und Südpols (oder wandern). In diesem Fall bewegte sich Grönland weit genug in Richtung Nordpol, um die letzte Eiszeit einzuleiten. Wie Woodworth kürzlich in einer Pressemitteilung der Rice University erklärte:
„Der hawaiianische Hot Spot wurde relativ zur Spinachse 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. Wenn wir den hawaiianischen Hot Spot mit dem Rest der Erde vergleichen, können wir sehen, dass sich diese Ortsverschiebung im Rest der Erde widerspiegelte und der Bewegung tektonischer Platten überlagert ist. Das sagt uns, dass sich die gesamte Erde relativ zur Spinachse bewegt hat, was wir als echte Polarwanderung interpretieren. “
Ihre Arbeit baut auf zwei früheren Studien aus dem Jahr 2017 auf. Die erste, die von Gordon und Forschern aus seinem eigenen Labor durchgeführt wurde, zeigte, dass sich Hot Spots langsam bewegen und zur Definition eines globalen Referenzrahmens für Plattenbewegungen verwendet werden können. Die zweite, die von Forschern der Harvard University durchgeführt wurde, zeigte erstmals einen Zusammenhang zwischen echtem Polarwandern und dem Beginn der letzten Eiszeit.
Hot Spots, wie der unter Hawaii, sind vulkanische Regionen, in denen sich mit dem Mantel heiße Magmafahnen aus der Tiefe erheben. Im Gegensatz zu anderen Formen vulkanischer Aktivität befinden sich diese Flecken nicht an den Grenzen tektonischer Platten. In Kombination mit der Tatsache, dass sie heißer als der umgebende Mantel sind, stellen Hot Spots für Wissenschaftler eine Anomalie dar.
"Wir nehmen diese Hot Spots als markierte Verfolger von Federn, die aus dem tiefen Mantel kommen, und verwenden sie als Referenzrahmen", sagte Gordon. "Wir glauben, dass das gesamte globale Netzwerk von Hotspots vor dieser Verschiebung mindestens 36 Millionen Jahre lang relativ zur Erddrehachse fixiert war."
Da es sich bei der Erde um ein sich drehendes Objekt handelt, stellt ihre Zentrifugalkraft sicher, dass es sich eher um einen „abgeflachten Sphäroid“ als um eine perfekte Kugel handelt. Der Durchmesser am Äquator beträgt etwa 42 km mehr als von Pol zu Pol. Nach Woodworth und Gordon kann dies auch eine echte Polarwanderung sein, bei der sich durch dieselbe Kraft hochviskose Ablagerungen im Mantel in Breiten vom Äquator entfernt ansammeln. Wie Gordon erklärte:
"Stellen Sie sich vor, Sie haben wirklich sehr, sehr kalten Sirup und geben ihn auf heiße Pfannkuchen. Während Sie es einschenken, haben Sie vorübergehend einen kleinen Haufen in der Mitte, wo er aufgrund der Viskosität des kalten Sirups nicht sofort abgeflacht wird. Wir denken, dass die dichten Anomalien im Mantel wie dieser kleine temporäre Haufen sind, nur die Viskositäten im unteren Mantel sind viel höher. Wie der Sirup wird er sich irgendwann verformen, aber es dauert sehr, sehr lange, bis er fertig ist. “
Wenn diese anomalen Klumpen massiv genug sind, können sie den Planeten aus dem Gleichgewicht bringen, wodurch er sich allmählich verschiebt und die überschüssige Masse näher an den Äquator bringt. Diese Umverteilung der Masse auf einen neuen Äquator würde nicht die Neigung der Erddrehachse ändern, sondern die Punkte auf der Oberfläche, an denen die Drehachse austritt (auch bekannt als die Pole).
Während die von ihnen gemessene Verschiebung nur etwa 3% betragen würde, hätte sie den Erdmantel bewegt. Während sich der Mantel unter den tropischen Teilen des Pazifiks nach Süden bewegt hätte, wären Grönland und Teile Europas und Nordamerikas nach Norden gezogen. Diese Verschiebung würde zu niedrigeren Temperaturen an diesen letzteren Orten führen, was die letzte Eiszeit hätte auslösen können.
Laut Woodworth liefern die Hot-Spot-Daten aus Hawaii einige der besten Beweise dafür, dass echte Polarwanderungen dafür verantwortlich sind, wie sich die Pole der Erde vor 12 Millionen Jahren in Bewegung setzen. Sie vermuten jedoch auch, dass vergangene Fälle von Polarwanderung in den magnetischen Signaturen von Gesteinen aufgezeichnet werden können, die von Geophysikern untersucht werden, um festzustellen, wann das Erdmagnetfeld in der Vergangenheit umgedreht wurde.
Mit Blick auf die Zukunft arbeiten Woodworth und Gordon mit Kollegen zusammen, um auf ihrer Analyse aufzubauen. Sie wollen es nicht nur von vor 12 Millionen Jahren auf die Gegenwart ausdehnen, sondern auch über das 48-Millionen-Jahres-Startdatum hinaus, das sie für diese Studie verwendet haben, in die Vergangenheit ausdehnen. Das Ergebnis könnte ein besseres Verständnis dafür sein, wie die geologische Geschichte der Erde, ihre Eiszeiten und die Entwicklung des Lebens miteinander verbunden sind.
