Regentropfen entschleiern Entstehung des längsten Faltengebirges der Welt

16. Jänner 2011, 12:02
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US-amerikanische und deutsche Forscher führen Isotopen-Analyse durch

Frankfurt - Man sollte meinen, nichts könnte vergänglicher sein als gefallener Regen - doch weit gefehlt: Der Regen "verschwindet" nicht einfach spurlos im fortlaufenden natürlichen Wasserkreislauf. Noch nach Millionen Jahren können Spuren im Gestein oder in Ablagerungen auf dem Grund von Seen gefunden werden. Solche Spuren können damit ein Fenster in die geologische Vergangenheit bilden.

... wie im Fall der Amerikanischen Kordilleren: Ein gigantisches Faltengebirge, das sich im Westen des amerikanischen Doppelkontinents von Alaska bis hinunter nach Feuerland erstreckt und in verschiedene Gebirgszüge wie die Anden oder die Rocky Mountains untergliedert. Wissenschafter der US-amerikanischen Stanford University und des deutschen Biodiversität-und-Klima-Forschungszentrums (BiK-F) haben über 4.000 Proben aus dem Boden und Seesedimenten aus dem Westen Nordamerikas untersucht, die 28 bis 65 Millionen Jahre alt sind. Die chemische Analyse der Spuren, die das damalige Regenwasser in den Gesteinen hinterlassen hat, verrät, in welcher Höhe der Regen einst vom Himmel fiel und gibt damit Aufschluss über den topografischen Aufbau Nordamerikas über den Verlauf des Känozoikums, der "Erdneuzeit", hinweg.

Isotopen-Analyse

Die Forscher untersuchten dazu die Relation von Sauerstoff-Isotopen im prähistorischen Regenwasser. Sauerstoff kommt unter anderem als Sauerstoff-16-Isotop und Sauerstoff-18-Isotop (so genannter "schwerer Sauerstoff") vor. Untersuchungen haben gezeigt, dass der "schwere" Sauerstoff bevorzugt in niedrigen Höhen abregnet. Dies gilt auch, wenn Wolken auf Gebirge treffen und daran aufsteigen. Bestimmt man das Verhältnis von "schwerem" zum vergleichsweise leichteren Sauerstoff-16 im Regenwasser, erhält man wichtige Informationen darüber, auf welcher Höhe der Niederschlag gefallen ist. Wenn die geochemischen Spuren des Regenwassers vom gleichen Ort, doch aus verschiedenen Epochen miteinander verglichen werden, lässt sich feststellen, wie viel sich der Boden in diesem Zeitraum gehoben haben muss.

Die Untersuchung zeigte, dass sich der Westen Nordamerikas vor 50 Millionen Jahren aufzufalten begann. Wie eine gewaltige, jedoch sehr langsame Welle setzte sich die Hebung der Region in den folgenden 22 Millionen Jahren von West-Kanada bis hinunter nach Mexiko fort. Die Rekonstruktion zeigt damit endgültig, dass man sich von der früheren Vorstellung, die Gebirgsketten im Westen der USA seien Reste einer in sich zusammengefallenen Hochebene, verabschieden muss. "Aufgrund der aus den Niederschlagsmustern erkennbaren Höhenprofile kann man schließen, dass die heutigen Rocky Mountains im mittleren Teil der Gebirgskette etwa vor 40 Millionen Jahren so hoch waren, dass sie entscheidend zur Klima- und Niederschlagsveränderung der USA beigetragen haben", berichtet der Geologe Andreas Mulch vom BiK-F. Die Hebung wurde ausgelöst, weil sich ozeanische Gesteine des heutigen Pazifik unter die nordamerikanische Kontinentalplatte schoben. Als Material aus dem tieferen Erdmantel in Bereiche zwischen den Platten eindrang, führten die Hitze und der Auftrieb des Materials zu einer Hebung der darüber liegenden Erdoberfläche.

Außer für Geologen ist die Methode der Isotopenbestimmung von konserviertem Regenwasser auch für Paläontologen interessant: Sie können die festgestellten Niederschlagsmuster als Grundlage für neue Forschung zur damaligen Ausbreitung von Tieren und Pflanzen dienen.

Prognose-Potenzial

Die Rekonstruktion ist aber nicht nur für den Blick auf die Vergangenheit relevant, sondern auch für die Gesellschaft ein "Zurück in die Zukunft", wie es Mulch nennt: "Um angemessen auf die Auswirkungen des Klimawandels reagieren zu können, ist es wichtig, sich mit dem Klima der Vergangenheit, bei dem Regen eine maßgebliche Rolle spielt, zu beschäftigen. Die Erde ist ein riesiges Klimaarchiv, aus dem wir mittels der Isotopenbestimmung nun Niederschlagsmuster für ganze Regionen rekonstruieren können." Dies ist zum Beispiel für den Südwesten der USA wichtig, der im Gebiet der Studie liegt. Klimaforscher sind sich einig, dass hier in Zukunft weniger Regen fallen wird und Großstädte wie Las Vegas und Los Angeles noch mehr als bisher mit Trockenheit zu kämpfen haben werden. (red)

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