Die Anden haben vor rund zehn Millionen Jahren keinen plötzlichen, starken Wachstumsschub erlebt, wie bisher angenommen. Vielmehr erlebten sie eine langsame und allmähliche Hebung, die von einem dramatischen Klimawandel begleitet wurde. Das zeigt eine jetzt in „Science“ veröffentlichte Auswertung von Isotopen- und Klimadaten. Die Klimaänderungen waren in früheren Modellen nicht berücksichtigt worden.
Die Anden erstrecken sich von Norden nach Süden über eine Länge von mehr als 7.000 Kilometern im westlichen Teil Südamerikas. Im Schnitt ist das Gebirge rund 4.000 Meter hoch, einige Gipfel mehr als 6.000 Meter. In den vergangenen Jahren haben Wissenschaftler mit neuen Techniken versucht, die
Entwicklungsgeschichte des imposanten Gebirges in Zahlen zu fassen: Ihre Modelle legten nahe, dass sich die zentralen Anden im späten Miozän, vor zehn bis sechs Millionen Jahren, vergleichsweise schnell um bis zu 2.500 Meter gehoben haben. Nun haben Forscher um Professor Todd Ehlers vom Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen, Professor Christopher Poulsen und Nadja Insel von der University of Michigan diese Modelle korrigiert.
Die Anden falteten sich am westlichen Rand der Südamerikanischen Platte der Erdkruste auf, an dem diese mit der Nazca-Platte zusammenstößt. Die Nazca-Platte ist unter die Südamerikanische Platte abgetaucht, die Südamerikanische Platte wird durch seitliche Kräfte gegen die abgetauchte
Platte gedrückt. Sie wurde dabei zusammengestaucht, das Gestein türmte sich zu dem Gebirge der Anden auf.
Sauerstoff-Isotope als Höhenmesser
Was die Geowissenschaftler über den zeitlichen Ablauf der Hebung der Anden wissen, verdanken sie der Tatsache, dass es Sauerstoffatome mit unterschiedlicher Masse gibt. Neben den 16O-Atomen gibt es zu einem sehr geringen Prozentsatz die schwereren 18O-Atome. Beide Atomarten kommen im Regenwasser vor und werden in Bodensedimente eingebaut. Je weniger 18O-Atome anteilig in den Bodensedimenten vorkommen, desto höher über dem Meer lag das Gebiet zur Zeit der Ablagerung.
„Regenwolken steigen durch eine Vertikalbewegung an Bergen auf, dabei fallen die Wassermoleküle mit 18O-Atomen zuerst nach unten, weil sie schwerer sind“, erklärt Ehlers. Aktuelle Messungen heutiger Niederschläge geben diese Beziehung präzise wieder: 1.000 Höhenmeter machen einen Unterschied von rund drei Promille 18-O-Atomen in der Bodenschicht aus. Die Untersuchung von
Bodensedimenten aus verschiedenen Höhenlagen der Anden, deren Alter bekannt ist, führte zu der Annahme, dass die Anden in wenigen Millionen Jahren im späten Miozän um rund 2.500 Meter höher wuchsen.
Klimaänderung zuvor nicht berücksichtigt
Bereits in einer Veröffentlichung von 2008 in der Fachzeitschrift „Earth and Planetary Science Letters“ kritisierten Ehlers und Poulsen, dass ihre Kollegen die Rechnung ohne das Klima gemacht hatten, genauer gesagt ohne die Klimaänderung, die mit der Hebung der Anden verbunden war. In einer Simulation des südamerikanischen Klimas haben Poulsen, Ehlers und Insel nun die Wege der verschiedenen Typen der Sauerstoffatome im Wasserdampf der Atmosphäre während der Hebung der Anden verfolgt.
Danach ergaben sich Änderungen der Winde und Niederschlagsmengen im späten Miozän, die den 18O-Gehalt in den damaligen Bodenablagerungen beeinflussten. Zunächst waren diese Einflüsse nicht sehr stark. „Als aber die Anden eine Höhe von rund 2.000 Metern erreicht hatten, intensivierten sich die Niederschläge an den Osthängen des zentralen Teils der Anden. Größere Niederschlagsmengen ergeben eine Abnahme von 18O aus dem atmosphärischen Wasserdampf und spiegeln niedrigere Höhen der früheren Bodensedimente vor. Andere Wissenschaftler haben mit völlig anderen Methoden wie Untersuchungen der Vegetation und anderer Isotopenverhältnisse festgestellt, dass das Klima in den Anden damals nasser wurde“, sagt Ehlers.
Für die Modelle zur Hebung der Anden bedeuten die Ergebnisse, dass Korrekturen nötig sind: Das Gebirge hat seine beeindruckende Höhe durch eine allmähliche, langsame und stetige Hebung über die vergangenen 40 Millionen Jahre erreicht, nicht durch einen schnellen Prozess in den vergangenen zehn bis sechs Millionen Jahren.
(Universität Tübingen, 06.04.2010 – NPO)
