Bewegten Asteroiden erstmals die Erdplatten?

Tauchen schwere, ozeanische Erdplatten unter leichtere Kontinentalplatten ab, verursachen sie Vulkanausbrüche und Erdbeben wie jüngst in Mexiko. Dieser sogenannte Subduktionsprozess der Plattentektonik begann wahrscheinlich vor etwa drei Milliarden Jahren mit den zunehmend erstarrenden Erdplatten. Doch Einschläge von Asteroiden könnten schon viel früher – vor etwa vier Milliarden Jahren – erste plattentektonische Prozesse eingeleitet haben. Zu diesem Schluss kommen nun Geophysiker, die mögliche Folgen von vehementen Asteroideneinschlägen auf die Dynamik der frühen Erde simuliert haben. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ berichten, gibt ihr Modell auch Hinweise über die Entstehung eines bereits früh ausgeprägten Erdmagnetfelds.

Simulation der Plattentektonik

„Wir wissen, dass Asteroideneinschläge damals einen großen Einfluss auf das innere Sonnensystem hatten“, sagt Craig O’Neill vom Macquarie Planetary Research Centre in Sydney. Noch heute zeugt die mit Kratern übersäte Oberfläche des Mondes von dieser turbulenten frühen Epoche, die etwa vor 3,8 Milliarden Jahren endete. Gemeinsam mit seinen Kollegen simulierte O’Neill die Auswirkungen der Einschläge von bis zu 1700 Kilometer durchmessenden Asteroiden. Ihre Simulationen zeigen, dass diese Einschläge tatsächlich große Auswirkungen auf die Dynamik an der Erdoberfläche hätten haben können.

Der simulierte Prozess im Detail: Durch Asteroiden, die mit einer Geschwindigkeit von 16 Kilometern pro Sekunde einschlugen, konnten sich tiefere Erdschichten aufheizen. Dadurch stieg flüssiges Gestein aus dem Erdmantel auf. Diese Bewegung trieb die noch relativ dünnen Platten der Erdkruste an, die miteinander kollidierten und untereinander abtauchten. Bei diesen Subduktionsprozessen drang starres, bereits erkaltetes Material in den Erdmantel und wurde dort wieder aufgeschmolzen. Je nach Größe der Asteroiden in den simulierten Einschlagsszenarien dauerten diese Plattenbewegungen etwa fünf bis zehn Millionen Jahre an – eine für erddynamische Prozesse relativ kurze Dauer.

Direkte Beweise für diese frühe Plattentektonik gibt es allerdings nicht. Aber das Abtauchen und Aufschmelzen der Erdplatten könnte auch die Entwicklung des Erdmagnetfelds beeinflusst haben. Das Erdmagnetfeld wird durch einen sogenannten Geodynamo – Strömungen des heißen, flüssigen Eisens im äußeren Erdkern – aufgebaut. Analysen von etwa vier Milliarden Jahre alten Zirkonmineralen deuteten bereits auf ein ausgeprägtes Magnetfeld in dieser frühen Erdepoche hin. So liefern O’Neill und seine Kollegen mit ihren Simulationen neue Impulse, um die Geschichte der Erde in ihrer sehr frühen Phase besser verstehen zu können.