Long Eccentricity Pervasively Modulates Abyssal Hill Formation at Mid-Ocean Ridges

Tief unter den Wellen, wo der Ozeanboden in ewige Dunkelheit übergeht, erstreckt sich eine Landschaft aus rollenden Hügeln und tiefen Tälern. Dies sind die abyssalen Hügel, riesige Unterwasserberge, die entlang der Nähte entstehen, an denen sich die tektonischen Platten der Erde voneinander entfernen. Seit Jahrzehnten wissen Wissenschaftler, dass der Rhythmus des Klimas unseres Planeten, der durch das Wackeln und die Neigung der Erdumlaufbahn angetrieben wird, Spuren an diesen Unterwasserbergen hinterlässt. Wenn Eisschilde wachsen und schrumpfen, steigen und sinken die Meeresspiegel, was die Last verändert, die auf den Meeresboden drückt. Diese Druckveränderung wurde als eine Art Ventil betrachtet, das den Fluss von geschmolzenem Gestein aus dem tiefen Inneren der Erde an die Oberfläche öffnet und schließt, wodurch ein Muster in den Hügeln entsteht, das mit den Zyklen des Klimawandels übereinstimmt.

Dieses Erklärung jedoch fühlte sich stets unvollständig an. Die in den Hügeln beobachteten Muster stimmten nicht mit allen bekannten Zyklen der Erdumlaufbahn überein, und die Verbindung schien zu brechen, wenn man die ältesten Teile des Ozeanbodens betrachtete. Ein spezifischer, langer Zyklus der Erdumlaufbahn, der sich etwa alle 400.000 Jahre wiederholt, fehlte in der Aufzeichnung. Diese Lücke ließ Forscher darüber rätseln, ob eine andere, direktere Kraft am Werk war – eine Kraft, die tief in die Erdkruste vordringen konnte, ohne auf die Atmosphäre oder die Ozeane angewiesen zu sein, um das Signal zu übertragen.

Eine neue Studie von Chunhui Tao und seinen Kollegen hat nun dieses fehlende Puzzleteil gefunden. Durch die Untersuchung der Gestalt des Meeresbodens in 22 verschiedenen Regionen weltweit, von den schnellsten bis zu den langsamsten Spreizungszonen, entdeckte das Team, dass diese 400.000-jährigen Zyklen überall vorhanden sind. Sie fanden heraus, dass die Hügel nicht nur auf das Gewicht des Wassers über ihnen reagieren, sondern direkt durch den Gravitationszug der Sonne selbst angestoßen werden.

Um diesen verborgenen Rhythmus zu finden, sammelten die Forscher eine enorme Menge an Daten. Sie untersuchten 122 detaillierte Karten des Meeresbodens und kombinierten dabei Messungen der Wassertiefe mit magnetischen Aufzeichnungen, die in den Gesteinen verborgen sind. Die magnetischen Daten waren entscheidend, da sie wie ein Zeitstrahl fungieren. Wenn neues Gestein an den mittelozeanischen Rücken entsteht, zeichnet es die Richtung des Erdmagnetfeldes in jenem Moment auf. Durch die Identifizierung spezifischer, schmaler Gesteinsschichten mit bekannter magnetischer Geschichte konnte das Team genau bestimmen, wie alt der Meeresboden an jedem Ort war. Dies ermöglichte es ihnen, viel weiter in die Vergangenheit zurückzublicken als frühere Studien, die oft auf die letzten Millionen Jahre beschränkt waren. Sie konzentrierten sich auf eine Periode namens Matuyama-Chron, die vor etwa 780.000 Jahren begann, um zu sehen, ob der lange 400.000-jährige Zyklus in der Topographie vorhanden war.

Die Ergebnisse waren beeindruckend. Als das Team die Höhe und den Abstand der abyssalen Hügel analysierte, erschien ein klarer Peak bei der 400.000-Jahre-Marke an fast jedem der untersuchten Standorte. Dieses Signal war am stärksten an den langsamsten Spreizungszonen, wo die Hügel größer und weiter auseinander liegend sind, aber es war auch an den schnelleren Zonen vorhanden. Dieser Befund widerlegte die Vorstellung, dass Veränderungen des Meeresspiegels der primäre Antrieb seien. Während sich die Meeresspiegel mit dem kürzeren 10.000-jährigen Zyklus verändern, tritt der 400.000-jährige Zyklus in der Geschichte der Meeresspiegel während des untersuchten Zeitraums nicht deutlich hervor. Wenn die Hügel nur auf das Gewicht des Wassers reagiert hätten, sollte das 400.000-jährige Muster abwesend sein, aber es war nicht abwesend.

Stattdessen schlagen die Autoren einen direkteren Mechanismus vor, der die Gravitation betrifft. Die Erdumlaufbahn ist kein perfekter Kreis; sie dehnt sich in einem Zyklus von etwa 400.000 Jahren aus und zieht sich zusammen. Wenn die Umlaufbahn stärker gestreckt ist, kommt die Erde ihrem sonnennächsten Punkt näher. Diese Veränderung des Abstandes verändert die Stärke des Gravitationszugs der Sonne auf unseren Planeten. Die Forscher berechneten, dass diese Variation der Sonnenkraft tatsächlich viel stärker ist als der Gravitationszug des Mondes, der bekannt dafür ist, Gezeiten in den Ozeanen und sogar im festen Körper der Erde zu verursachen.

Das Team vermutet, dass dieser stärkere Sonnenzug wie ein Auslöser für die Magmakammern tief unter dem Meeresboden wirkt. Genau wie die Schwerkraft des Mondes an der festen Erde ziehen kann, um winzige Gezeiten zu erzeugen, gibt die Schwerkraft der Sonne, wenn sie während des Höhepunkts des 400.000-jährigen Zyklus am stärksten ist, dem geschmolzenen Gestein im Inneren der Erde einen stärkeren Stoß. Dieser Stoß erleichtert es dem Magma, die Kruste zu durchbrechen und auszubrechen, wodurch neuer Meeresboden entsteht. Wenn die Umlaufbahn weniger gestreckt ist, ist der Zug schwächer, und die Eruptionen erfolgen seltener. Dieser rhythmische Auslöser erzeugt das Muster aus Hügeln und Tälern, das wir heute sehen.

Diese Entdeckung verändert unser Verständnis der Verbindung zwischen dem Himmel und der tiefen Erde. Sie zeigt, dass der Rhythmus des Sonnensystems direkt die Entstehung des Meeresbodens kontrollieren kann, unabhängig vom Klima oder den Eiszeiten. Der 400.000-jährige Zyklus fungiert als globaler Schrittmacher, ein stetiger Takt, der die Entstehung neuer Kruste am Boden der Weltmeere vorantreibt. Während die genauen Details, wie dieser gravitative Auslöser im Inneren des Erdmantels funktioniert, noch erforscht werden müssen, ist die Evidenz nun klar: Die Hügel der Tiefsee halten den Takt mit dem langen, langsamen Tanz der Erdumlaufbahn um die Sonne.