Eine 100 Jahre alte Theorie, die erklärt, wie Asien die enorme Last des Himalaya und des tibetischen Plateaus tragen kann, muss neu geschrieben werden, so eine neue Studie.
Wie neue Forschungsergebnisse zeigen, haben Wissenschaftler möglicherweise gerade eine 100 Jahre alte Theorie darüber widerlegt, was die höchste Bergkette der Erde stützt.
Das Himalaya-Gebirge entstand vor etwa 50 Millionen Jahren bei der Kollision des asiatischen und indischen Kontinents. Tektonische Kräfte drückten Tibet so stark zusammen, dass die Region einstürzte und ihre Fläche um fast 1.000 Kilometer schrumpfte.
Die indische tektonische Platte rutschte schließlich unter die eurasische Platte, wodurch sich die Dicke der Erdkruste unter dem Himalaya und dem tibetischen Plateau im Norden verdoppelte und zu deren Hebung beitrug.
Ein Jahrhundert lang herrschte die Theorie vor, dass diese Verdoppelung der Erdkruste allein das Gewicht des Himalaya und des tibetischen Plateaus trägt. Eine 1924 veröffentlichte Studie des Schweizer Geologen Émile Argand zeigt, dass die indische und die asiatische Erdkruste übereinander gestapelt sind und sich zusammen 70 bis 80 Kilometer tief unter der Erdoberfläche erstrecken.
Doch diese Theorie hält einer genaueren Prüfung nicht stand, sagen Forscher nun, weil das Gestein in der Erdkruste aufgrund extremer Temperaturen in einer Tiefe von etwa 40 Kilometern schmilzt.
„Wenn man eine 70 Kilometer dicke Erdkruste hat, wird der unterste Teil dehnbar … er wird wie Joghurt – und man kann keinen Berg auf Joghurt bauen“, sagte Pietro Sternai , außerordentlicher Professor für Geophysik an der Universität Mailand-Bicocca in Italien und Hauptautor einer neuen Studie zur Analyse der Geologie unter dem Himalaya, gegenüber Live Science.
Es gibt schon lange Belege dafür, dass Arnands Theorie falsch ist. Doch die Idee zweier sauber übereinanderliegender Krusten ist so verlockend, dass die meisten Geologen sie nicht in Frage gestellt haben, sagte Sternai. Historisch gesehen „wurden alle verfügbaren Daten im Sinne einer einzigen, doppelt so dicken Krustenschicht interpretiert“, sagte er.
Die neue Studie zeigt jedoch, dass sich zwischen der asiatischen und der indischen Erdkruste ein Stück Erdmantel befindet. Dies erkläre, warum der Himalaya so hoch gewachsen sei und auch heute noch so hoch sei, schreiben die Autoren in ihrem Artikel, der am 26. August in der Fachzeitschrift Tectonics veröffentlicht wurde .
Der Erdmantel ist die Erdschicht, die direkt unter der Erdkruste liegt. Er ist deutlich dichter als die Erdkruste und verflüssigt sich daher bei denselben Temperaturen nicht. Die Erdkruste hingegen ist so leicht und schwimmfähig, dass sie sich ähnlich wie ein Eisberg verhält: Je dicker sie wird, desto höher erhebt sie sich über die Erdoberfläche.
Sternai und seine Kollegen entdeckten die Manteleinlage, indem sie die Kollision zwischen dem asiatischen und dem indischen Kontinent am Computer simulierten.
Das Modell zeigte, dass, als die indische Platte unter die eurasische Platte rutschte und zu verflüssigen begann, Teile der Platte aufstiegen und sich nicht am Boden der asiatischen Kruste, sondern an der Basis der Lithosphäre festsetzten, der starren äußeren Schicht des Planeten, die aus Kruste und oberem Mantel besteht.
Dies sei von grundlegender Bedeutung, sagte Sternai, denn es bedeute, dass sich zwischen den übereinander geschichteten Krusten eine starre Mantelschicht befinde, die die gesamte Struktur unter dem Himalaya verfestige. Die beiden Krusten sorgten für genügend Auftrieb, um die Region angehoben zu halten, während das Mantelmaterial für Widerstand und mechanische Festigkeit sorgte. „Alles, was man braucht, um die Topographie anzuheben und das Gewicht des Himalaya und des tibetischen Plateaus zu tragen“, sagte er.
Anschließend verglichen die Forscher ihre Ergebnisse mit seismischen Daten und Informationen, die direkt aus Gesteinen gewonnen wurden. Das Mantelsandwich in der Simulation stimmte mit früheren Beweisen überein, die Arnands Theorie nicht erklären konnte, sagte die Co-Autorin der Studie, Simone Pilia , Assistenzprofessorin für Geowissenschaften an der King Fahd University of Petroleum and Minerals in Saudi-Arabien, gegenüber Live Science.
„Jetzt ergibt alles tatsächlich Sinn“, sagte Pilia. „Beobachtungen, die rätselhaft erschienen, lassen sich nun leichter erklären, wenn man ein Modell hat, das aus Kruste, Mantel und Kruste besteht.“
Die Studie liefere starke Beweise für dieses Modell, doch der Widerspruch zu Arnauds 100 Jahre alter Theorie sei umstritten, da sie so weit verbreitet sei, sagte Pilia.
„Ich denke, die Autoren haben Recht, dass dies umstritten ist“, sagte Adam Smith , ein Postdoktorand für numerische Modellierung an der Universität Glasgow in Schottland, der nicht an der Studie beteiligt war, in einer E-Mail gegenüber Live Science. „Alle früheren Arbeiten stimmten im Allgemeinen darin überein, dass das gesamte Material unter dem Himalaya aus der Erdkruste stammt.“
Dennoch seien die Ergebnisse plausibel und erklärten eine Reihe geologischer Besonderheiten im Himalaya, sagte Smith. „Die Autoren haben zahlreiche Simulationen mit unterschiedlichen Dicken für alle Schichten durchgeführt und scheinen immer diesen Teil des Mantels zwischen der Kruste der beiden Platten einzuklemmen.“
Douwe van Hinsbergen , Professor für globale Tektonik und Paläogeographie an der Universität Utrecht in den Niederlanden, der nicht an der Studie beteiligt war, widersprach der Aussage, die Ergebnisse seien umstritten. „Es ist eine schöne neue Entdeckung und eine elegante Interpretation“, sagte er gegenüber Live Science in einer E-Mail.
„Wenn sich ein Kontinent unter einen anderen Kontinent schiebt, würde man ein Sandwich erwarten, das von oben nach unten aus Kruste und Mantellithosphäre der oberen (tibetischen) Platte und dann aus der Kruste der unteren (indischen) Platte besteht.“
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