Die Plattentektonik beeinflusste die Entwicklung des Planeten und formte die Kontinente zu ihrer heutigen Gestalt. Einige Forscher vermuten, dass dieser Prozess vor etwa vier Milliarden Jahren einsetzte. Andere glauben, dass es die Plattentektonik erst seit rund einer Milliarde Jahren gibt.
Gestein aus Südafrika und Westaustralien
Ein Wissenschaftler-Team unter der Führung von Forschern der Universität Harvard analysierte alte Gesteine aus Australien und Südafrika. In einem Teil des Pilbara-Kratons in Westaustralien, einem der ältesten Teile der Erdkruste, fanden sie eine Breitenverschiebung von etwa 2,5 Zentimetern pro Jahr. Die Bewegung datierten sie auf eine Zeit von vor 3,2 Milliarden Jahren. Die Forscher glauben, dass diese Verschiebung der früheste Beweis dafür ist, dass Plattenbewegungen bereits vor zwei bis vier Milliarden Jahren stattgefunden hat. Die Ergebnisse ihrer Studie erscheinen in der Zeitschrift Science Advances.
Voraussetzung für Entwicklung von Leben
Heute besteht die äußere Hülle der Erde aus etwa 15 starren Krustenblöcken. Auf ihnen liegen die Kontinente und Ozeane des Planeten. Die Bewegungen dieser Platten prägten die Lage der Kontinente und formten das Land, zum Beispiel zu Gebirgszügen. Wegen der Plattentektonik kamen auch Gesteine aus dem Erdinneren nach oben und in Kontakt mit der Atmosphäre. Das führte zu chemischen Reaktionen, die die Temperatur an der Erdoberfläche über Milliarden von Jahren stabilisierte. Und ein stabiles Klima ist eine entscheidende Voraussetzung, damit sich Leben entwickeln kann.
Blick zu Exoplaneten
Die Plattentektonik hilft Planetenforschern, auch Welten jenseits dieser Welt zu verstehen.
"Derzeit ist die Erde der einzige bekannte Planet, der eine in jeder Hinsicht stabile Plattentektonik entwickelt hat. Wenn wir nach Planeten in anderen Sonnensystemen suchen, sollten wir verstehen, welche Prozesse zur Plattentektonik auf der Erde geführt haben und woher die Kräfte stammen, die sie antreiben. Das würde uns hoffentlich ein Gefühl dafür geben, wie leicht Plattentektonik auch auf anderen Welten möglich wäre - insbesondere angesichts all der Zusammenhänge zwischen Plattentektonik, der Entwicklung des Lebens und der Stabilisierung des Klimas." Alec Brenner, Doktorand am Harvard Paleomagnetics Lab, einer der Hauptautoren der Studie
Die "alten Herzen" der Kontinente
Für die Studie reisten Mitglieder des Forschungsprojekts zum Pilbara Craton in Westaustralien. Ein Kraton ist ein ursprüngliches, dickes und sehr stabiles Stück Kruste. Kratone befinden sich normalerweise in der Mitte tektonischer Platten und sind die "alten Herzen" der Erdkontinente. Dies macht sie naturgemäß zu einem Ort, um die frühe Erde zu studieren. Dort bildeten sich bereits vor 3,5 Milliarden Jahren Felsen.
Im Jahr 2017 bohrten die Wissenschaftler dort in die Felsen und sammelten etwa einen Zentimeter breite Kernproben. Im Labor in Cambridge (USA steckten sie die Proben in Magnetometer und Entmagnetisierungsgeräte, um die magnetische Vergangenheit der Felsen zu untersuchen.
Altersbestimmung mit Magnetismus
Das Forscher-Team verwendete anschließend die eigenen Daten und Daten anderer Forscher, die Gesteine in nahe gelegenen Gebieten entmagnetisiert hatten, um herauszufinden, wie schnell sich die Gesteine von einem Punkt zum anderen bewegten. Dabei stellten sie eine Bewegung von 2,5 Zentimetern pro Jahr fest.
Bilder vom Magnetfeld
Die Forscher verwendeten ein neuartiges Quantendiamantmikroskop, um ihre Ergebnisse vor 3,2 Milliarden Jahren zu bestätigen. Das Mikroskop bildet die Magnetfelder und Partikel einer Probe ab. In ihrer Arbeit weisen die Forscher darauf hin, dass sie nicht ausschließen können, dass das Phänomen einer Polbewegung ihre Messergebnisse beeinflusst hat. Dieses kann eine Verschiebung der Erdoberfläche hervorrufen. Ihre Ergebnisse würden aber aufgrund des Zeitintervalls dieser geologischen Bewegung eher auf eine plattentektonische Bewegung hinweisen.