// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Verlangsamte Rotation: Hat der nahe Mond die junge Erdkruste verformt?
Planet im Wandel: Nach der Entstehung des Mondes rotierte die junge Erde so schnell, dass sie am Äquator stark ausgebeult war. Neue Modellrechnungen zeigen, wie das anschließende Abbremsen die erste Erdkruste gedehnt und zusammengeschoben haben könnte. Das könnte erklären, warum sich früh in der Erdgeschichte so unterschiedliche Gesteine bildeten.
Bristol (England). Vor rund 4,5 Milliarden Jahren traf ein planetengroßer Körper die junge Erde, aus den Trümmern entstand der Mond. Die Kollision versetzte unseren Planeten in eine so rasche Rotation, dass ein Tag anfangs nur etwa 2,3 bis fünf Stunden gedauert haben könnte.
Der Mond kreiste damals wesentlich näher an der Erde als heute. Indem die Gezeitenwirkung seine Bahn allmählich nach außen verschob, bremste sie die Erdrotation und veränderte zugleich die Gestalt unseres Planeten. Wie die erste feste Kruste auf diesen Wandel reagierte, war bisher kaum erforscht.
Der Planetengeophysiker Dr. Simon J. Lock von der University of Bristol hat nun berechnet, welche Folgen die einstige Erdrotation für den Aufbau und die Belastung der Urkruste gehabt haben könnte. Dafür kombinierte er Modelle der inneren Erdstruktur mit verschiedenen Szenarien der frühen Mondbahn und ihrer Gezeitenentwicklung.
Direkt nach der Mondentstehung war die Erde durch die schnelle Drehung stark abgeplattet. In besonders extremen Szenarien konnte ihr Äquatorradius sogar doppelt so groß sein wie der Radius an den Polen. Das verringerte die wirksame Schwerkraft in Äquatornähe und damit den Druck, unter dem sich Schmelzen aus dem Erdmantel zu einer ersten Kruste sammeln konnten.
Den Modellrechnungen zufolge dürfte die entstehende Kruste deshalb am Äquator dicker gewesen sein als an den Polen. Im üblichen Szenario beträgt der Unterschied etwa 15 Prozent. Bei besonders schnell rotierender Urerde könnte die Kruste am Äquator dagegen bis zu zehnmal so dick gewesen sein.
Als sich der Mond entfernte, verlängerte sich der Erdentag und die ausgebeulte Erde wurde runder. Ihre Oberfläche musste sich dabei in Polnähe ausdehnen, während sie in Äquatornähe zusammengedrückt wurde. Nach den Berechnungen konnte dieser Formwandel tektonische Verformungen auslösen, die zumindest zeitweise mit heutigen Plattengrenzen vergleichbar waren.
Selbst im konservativen Szenario übertrafen die berechneten Verformungsraten teilweise über mehrere Millionen Jahre diejenigen langsamer heutiger Plattengrenzen. In Modellen mit besonders viel anfänglichem Drehimpuls hielt die äquatoriale Stauchung noch deutlich länger an. Kurzzeitige Spitzen konnten die Verformungsraten im Himalaya erreichen, allerdings entlang des gesamten Äquators.
Das bedeutet nicht, dass damals bereits das heutige System beweglicher Erdplatten existierte. Berechnet wurden die durch die veränderte Planetengestalt hervorgerufenen Spannungen und Verformungen. Wie sich das junge, teils noch heiße und verformbare Gestein tatsächlich verhielt, hing von seinen damaligen Materialeigenschaften ab.
Das Zusammenschieben könnte oberflächennahe, bereits von Wasser und Verwitterung veränderte Gesteine in größere Tiefen gebracht haben. Schmolzen diese dort erneut auf, wären kieselsäurereichere Magmen entstanden, aus denen sich Gesteine mit Eigenschaften heutiger Kontinentalkruste bilden konnten. Auch verstärkter Vulkanismus und das Freisetzen von Gasen aus dem Erdinneren sind mögliche Folgen.