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Urzeit-Regentropfen zeigen wie nordamerikanische Gebirge in den Himmel wuchsen

13.01.2011
Im Westen des nordamerikanischen Kontinents erhebt sich eine Gebirgskette mit bis zu 6.000 m hohen Gipfeln und den Rocky Mountains als bekannteste Vertreter.

Mithilfe der von prähistorischem Regenwasser hinterlassenen Spuren konnten Wissenschaftler des Biodiversität und Klima Forschungszentrums sowie der US-amerikanischen Stanford University, nachvollziehen, wie sich das Höhenprofil der Landschaft vor ca. 50 Millionen Jahren entwickelte und die Giganten entstanden. Die Methode kann auch zu einer besseren Einschätzung zukünftiger Niederschlagsveränderungen beitragen. Die Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Geology“ veröffentlicht.

Regentropfen als Zeitzeugen
Regen ist eines der elementarsten Naturereignisse. Was kaum einer weiß: Noch heute finden sich Spuren urzeitlichen Regenwassers im Gestein oder in Ablagerungen auf dem Grund von Seen. Und das, obwohl dieser Regen bereits vor Jahrmillionen vom Himmel gefallen ist. Wissenschaftler der Stanford University und des Biodiversität und Klima Forschungszentrum (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.
„Schwerer“ Sauerstoff im Wasser enthüllt das Höhenprofil
Die Forscher untersuchten dazu die Relation von Sauerstoff-Isotopen im prähistorischen Regenwasser. Isotope sind Varianten eines chemischen Elements, die sich in ihrem Gewicht unterscheiden. Sauerstoff kommt u.a. als Sauerstoff-16-Isotop und Sauerstoff-18-Isotop (so genannter „schwerer Sauerstoff“) vor. Untersuchungen haben gezeigt, dass wenn es regnet, der „schwere“ Sauerstoff bevorzugt in niedrigen Höhen abregnet. Dies gilt auch, wenn Wolken auf Gebirge treffen und daran aufsteigen. Daher enthält Regen, der am Fuß der Berge fällt, einen größeren Anteil des „schweren Sauerstoffs“ als, der Niederschlag, der in großen Höhen fällt. Bestimmt man das Verhältnis von „schwerem“ zum vergleichsweise leichterem Sauerstoff-16 im Regenwasser, erhält man wichtige Informationen darüber, auf welcher Höhe der Niederschlag gefallen ist. Wenn die geochemischen Spuren des Regenwassers nun aus verschiedenen Jahrmillionen aber vom gleichen Ort miteinander verglichen werden, lässt sich feststellen, wie viel sich unsere Erde in diesem Zeitraum gehoben hat.
Theorie der Gebirgsentstehung muss neu bewertet werden
Ergebnis: Vor 50 Millionen Jahren begann sich der Westen Nordamerikas aufzutürmen. Wie eine gewaltige, jedoch sehr langsame Welle setzte sich die Hebung des Westens der USA in den folgenden 22 Millionen Jahren von West-Kanada bis hinunter nach Mexiko fort. Die Rekonstruktion der Entwicklung des Höhenprofils mittels Spuren prähistorischen Regenwassers 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 Höhenprofilen 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, Professor am BiK-F und der Goethe-Universität Frankfurt am Main, und Co-Autor der Studie. Die Hebung wurde ausgelöst, weil sich ozeanische Gesteine des heutigen Pazifiks damals unter die nordamerikanische Kontinentalplatte schob und sich dabei in der Tiefe verformte. 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.
Wetter-Nachhersage hilft Klimawandel zu verstehen
Die Rekonstruktion der Regenfälle ist aber nicht nur für Geologen relevant, sondern auch für die Gesellschaft ein Zurück in die Zukunft, wie Professor Mulch weiter erklärt. "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. Aber auch darüber hinaus hat die Methode der Isotopenbestimmung von konserviertem Regenwasser Potenzial. Beispiel Biodiversität: Hier könnte der Blick in die Erdgeschichte und deren Niederschlagsmuster als Grundlage für neue Forschung zur damaligen Ausbreitung von Tieren und Pflanzen sowie deren Veränderung dienen. (Sabine Wendler)
Originalveröffentlichung:
Hari T. Mix, Andreas Mulch, Malinda L. Kent-Corson, and C. Page Chamberlain. Cenozoic migration of topography in the North American Cordillera. Geology, January 2011, vol. 39, no. 1, p. 87-90, DOI:10.1130/G31450.1

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:

Prof. Dr. Andreas Mulch
Tel.: 069-7542 1881
E-Mail: andreas.mulch@senckenberg.de
oder
Pressekontakt LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F)
Sabine Wendler
Tel.: 069-7542 1838
E-Mail: sabine.wendler@senckenberg.de

Doris von Eiff | idw
Weitere Informationen:
http://www.bik-f.de

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