Plattentektonik

1912 stellte der deutsche Meteorologe Alfred Wegener die These auf, die Kontinente hätten einmal einen einzigen Superkontinent gebildet — Pangaea — und seien seither auseinandergedriftet. Die Indizien sprachen dafür: Die Küsten Südamerikas und Afrikas passen ineinander, dieselben fossilen Reptilien liegen beiderseits des Atlantiks, in Brasilien und Westafrika folgen die Gesteinsschichten in gleicher Reihenfolge aufeinander, und Gletscherablagerungen finden sich in heute tropischen Breiten. Viele Geologen lehnten den Vorschlag dennoch ab oder blieben skeptisch: Wegener war Meteorologe, kein Geologe, und er konnte nicht plausibel machen, wie Kontinente sich durch festen Ozeanboden pflügen sollten. 1930 starb er auf einer Grönland-Expedition, seine Theorie nach wie vor in Verruf. Vierzig Jahre später, in den 1960er Jahren, fand sich das Protokoll dieser Bewegung auf dem Meeresboden: Magnetstreifen parallel zu den mittelozeanischen Rücken, in ihrer Polarität abwechselnd, hatten die Ozeanbodenspreizung aufgezeichnet — an den Rücken entsteht neuer Ozeanboden, in den Subduktionszonen der Tiefseegräben verschwindet er wieder. 1968 war die Plattentektonik Konsenstheorie der Geologie.

Plattentektonik heißt: Die Lithosphäre — die starre Außenhülle der Erde, rund 100 km mächtig — ist in etwa fünfzehn große Platten zerlegt, die sich mit wenigen Zentimetern im Jahr gegeneinander verschieben, angetrieben von der Konvektion im Erdmantel darunter. Ihre Grenzen sind von dreierlei Art. An divergenten Grenzen weichen die Platten auseinander, und neue ozeanische Kruste rückt nach — am Mittelatlantischen Rücken etwa oder im noch jungen Ostafrikanischen Graben. An konvergenten Grenzen kommt es darauf an, was aufeinandertrifft: Kontinent auf Kontinent faltet Gebirge auf wie den Himalaya, Ozeanboden unter Kontinent erzeugt Subduktionsbögen wie die Anden, Ozeanboden unter Ozeanboden reißt Tiefseegräben auf wie den Marianengraben. An Transformgrenzen schließlich gleiten die Platten an Störungen wie Kaliforniens San Andreas aneinander vorbei. Entschieden wurde die Sache durch den Paläomagnetismus: Kühlt Lava an einem mittelozeanischen Rücken aus, richten sich ihre eisenhaltigen Minerale nach dem Erdmagnetfeld aus — und dieses Feld kehrt sich im Mittel alle 200.000 bis 1.000.000 Jahre um. Hess' Hypothese der Ozeanbodenspreizung von 1962 verlangte deshalb symmetrische Magnetstreifen zu beiden Seiten der Rücken; Vine und Matthews (1963) fanden sie, Morley unabhängig davon im selben Jahr. Binnen etwa fünf Jahren hatte das Fach die Theorie angenommen — ein ungewöhnlich schneller Paradigmenwechsel.

Die Tragweite reicht weit über die Geologie hinaus, denn die Plattentektonik betreibt den Kohlenstoff-Thermostat, der die Erde bewohnbar hält: Die Verwitterung von Silikatgestein an Land entzieht der Atmosphäre CO₂, sie läuft bei höheren Temperaturen schneller, und der Vulkanismus führt das CO₂ zurück. Was geschieht, wenn dieser Regler ausfällt, lässt sich an der Venus (Treibhaus außer Kontrolle) und am Mars (verlorene Atmosphäre) ablesen. Die meisten Erdbeben, Tsunamis und Vulkanausbrüche entstehen an Plattengrenzen — im Pazifischen Feuerring, in den Gräben vor Japan und Sumatra, im alpidisch-himalayischen Gürtel. Und die Biogeografie geht überhaupt erst mit der Kontinentaldrift auf: In Australien herrschen die Beuteltiere, weil der Kontinent sich löste, bevor die Plazentatiere sich auffächerten; Lemuren gibt es nur auf Madagaskar; Fossilfolgen setzen sich über heute weit auseinanderliegende Kontinente hinweg fort.