Wissenschaftler bieten mögliche Erklärung für das „Gravitationsloch“ im Indischen Ozean

Der Indische Ozean beherbergt ein einzigartiges „Gravitationsloch“ – eine Zone, in der die Anziehungskraft der Erde deutlich geringer ist, die Masse flach ist und der Meeresspiegel um über 100 Meter abfällt. Dieses rätselhafte Phänomen lässt Wissenschaftler schon seit Jahren den Kopf schütteln. Forscher des Indian Institute of Science in Bengaluru, Indien, glauben jedoch, dass sie eine plausible Ursache gefunden haben: tief sitzende Magmaströme, ähnlich denen, die Vulkane entstehen lassen.

Auf der Suche nach dieser Theorie nutzte das Forscherteam Supercomputer, um mögliche Entstehungsszenarien zu rekonstruieren, die bis vor 140 Millionen Jahren zurückreichen. Die Ergebnisse, die kürzlich in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurden, beruhen auf der Existenz eines alten, heute verschwundenen Ozeans.

Ein verschwundener Ozean und die Form der Erde

Viele von uns stellen sich die Erde als eine makellose Kugel vor, aber die Realität sieht anders aus.

„Die Erde gleicht eher einer klumpigen Kartoffel“, erklärt Studienmitautor Attreyee Ghosh, Geophysiker und außerordentlicher Professor am Zentrum für Geowissenschaften des Indian Institute of Science. „In Wahrheit ist er keine perfekte Kugel, sondern ein Ellipsoid, weil er sich bei der Rotation des Planeten am Äquator ausbeult.“

Ghosh fügte hinzu, dass die Dichte der Erde variiert, so dass einige Regionen dichter sind als andere – ein Faktor, der die Erdoberfläche und die Schwerkraft beeinflusst. „Wenn Wasser auf die Erdoberfläche geschüttet wird, setzt es sich in einem so genannten Geoid ab – seine Höhe wird durch die Dichteunterschiede im Inneren des Planeten bestimmt, die die Oberfläche je nach der darunter liegenden Masse unterschiedlich anziehen“, erklärte sie.

Das offiziell als Geoidtief des Indischen Ozeans bezeichnete „Gravitationsloch“ ist der tiefste Punkt auf diesem Geoid und seine größte Gravitationsanomalie. Er bildet ein kreisförmiges Tiefdruckgebiet, das unmittelbar vor der südlichen Küste Indiens beginnt und sich über rund 1,2 Millionen Quadratmeilen (3 Millionen Quadratkilometer) erstreckt. Der niederländische Geophysiker Felix Andries Vening Meinesz entdeckte die Anomalie 1948 während einer maritimen Schwerkraftuntersuchung und sie ist bis heute rätselhaft.

„Es handelt sich um die größte Vertiefung im Geoid, die noch nicht ausreichend erklärt wurde“, so Ghosh.

Mithilfe von Computermodellen haben Ghosh und ihr Team die geologische Uhr um 140 Millionen Jahre zurückgedreht, um eine Erklärung zu finden. „Wir haben ein gewisses Vertrauen in das damalige Aussehen der Erde“, fügte sie hinzu. „Die Kontinente und Ozeane waren anders angeordnet, und die Dichtestruktur war unterschiedlich.

Von diesem historischen Standpunkt aus führte das Team 19 Simulationen bis in die heutige Zeit durch, in denen es die Verschiebung der tektonischen Platten und das Verhalten der Magmen im Erdmantel – der dicken Schicht zwischen Erdkern und Erdkruste – nachstellte. In sechs Szenarien entstand ein Geoidtief, das dem des Indischen Ozeans ähnelt.

Alle sechs erfolgreichen Modelle wiesen Magmafahnen um das Geoidtief auf. Ghosh schloss daraus, dass diese Plumes zusammen mit nahe gelegenen Mantelstrukturen die Architekten des „Gravitationslochs“ sein könnten. In den Simulationen, in denen diese Fahnen fehlten, trat kein Geoidtief auf.

Diese Ablagerungen sind auf das Verschwinden eines alten Ozeans zurückzuführen, als sich die indische Landmasse verschob und schließlich vor Millionen von Jahren mit Asien verschmolz. „Indien war vor 140 Millionen Jahren geografisch sehr unterschiedlich, da ein Ozean die indische Platte von Asien trennte. Als Indien nach Norden wanderte, verschwand dieser Ozean, und die asiatische Lücke schloss sich“, erklärte sie. Als die ozeanische Platte in den Erdmantel eintauchte, könnte sie die Bildung eines Plumes ausgelöst haben, der Material mit geringer Dichte an die Erdoberfläche beförderte.

Die Zukunft des Geoid Low

Nach den Berechnungen des Teams hat sich das Geoidtief vor etwa 20 Millionen Jahren gebildet. Seine Zukunft ist jedoch ungewiss.

„Sie hängt von der Bewegung der Massenanomalien auf der Erde ab“, so Ghosh. „Er könnte für eine sehr lange Zeit bestehen bleiben, oder Plattenbewegungen könnten sein Verschwinden verursachen – vielleicht mehrere hundert Millionen Jahre in der Zukunft.

Huw Davies, Professor an der Universität Cardiff im Vereinigten Königreich, der nicht an der Studie beteiligt war, bezeichnete die Untersuchung als „sicherlich faszinierend“ und geeignet für weitere Untersuchungen zu diesem Thema.

Dr. Alessandro Forte, Geologieprofessor an der University of Florida, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war, befürwortete den Einsatz von Computersimulationen, um den Ursprung des Geoidtiefs im Indischen Ozean zu entschlüsseln. Er betrachtete diese Studie als einen Fortschritt gegenüber früheren Versuchen, die nur den Abstieg von kaltem Material durch den Erdmantel simulierten und dabei die Rolle der aufsteigenden Mantelplumes außer Acht ließen.

Forte wies jedoch auf einige Mängel in der Methodik der Studie hin, darunter das Versäumnis, den bedeutenden Mantelplume zu replizieren, der vor 65 Millionen Jahren unter der Insel La Réunion ausgebrochen ist. Er stellte auch Diskrepanzen zwischen dem von der Computersimulation vorhergesagten und dem tatsächlichen Geoid fest.

Ghosh räumte diese Einschränkungen ein und erklärte, dass aufgrund der Ungewissheit über die historischen Bedingungen der Erde nicht alle denkbaren Faktoren in die Simulationen einbezogen werden können. „Es könnte einige Diskrepanzen in der Bewegung der Platten im Laufe der Zeit geben“, sagte sie. „Wir glauben jedoch, dass der Grund für dieses Geoidtief insgesamt recht offensichtlich ist.“

Die von Ghosh und ihrem Team durchgeführte Studie ermöglicht ein neues Verständnis des „Gravitationslochs“ im Indischen Ozean und bietet plausible Einblicke in seine Ursprünge und seine mögliche Zukunft. Auch wenn bestimmte Bereiche noch unerforscht sind, legt die Forschung eine Grundlage für künftige Untersuchungen, die möglicherweise tiefere Einblicke in die komplexen geologischen Zusammenhänge der Erdgeschichte bieten. Während wir weiterhin die vielen Geheimnisse unseres Planeten erforschen und aufdecken, erinnern uns solche Studien an die enorme Vielfalt und die sich ständig weiterentwickelnde Natur unserer Heimatwelt.