Drei Ursachen für die Veränderungen der Erdachsenneigung identifiziert

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Ein typischer Tischglobus ist eine geometrische Kugel und rotiert gleichmäßig, wenn man ihn dreht. Unser Planet ist in Wirklichkeit weit weniger perfekt – sowohl in Form als auch in Punkto Rotation.

Die Erde ist keine perfekte Kugel. Wenn sie sich um ihre Drehachse dreht – eine imaginäre Linie, die durch den Nord- und Südpol verläuft -, verändert sie sich und wackelt. Diese Drehachsenbewegungen werden wissenschaftlich als “polare Bewegung” bezeichnet. Messungen für das 20. Jahrhundert zeigen, dass die Erdachse etwa 10 cm pro Jahr schwankt. Im Laufe eines Jahrhunderts sind das mehr als 10 Meter.

Mithilfe von beobachtungs- und modellbasierten Daten, die das gesamte 20. Jahrhundert umfassen, haben Wissenschaftler der NASA zum ersten Mal drei breit kategorisierte Prozesse identifiziert, die für diese Schwankungen verantwortlich sind: Massenverlust in erster Linie in Grönland, der isostatischer Rückprall durch die Gletscherschmelze und die Mantelkonvektion.

“Die traditionelle Erklärung ist, dass der Prozess des isostatischen Rückpralls durch den Gletscherrückgang für diese Bewegung der Erdachse verantwortlich ist. Aber in letzter Zeit haben viele Forscher spekuliert, ob andere Prozesse möglicherweise ebenfalls große Auswirkungen darauf haben könnten”, sagte Erstautor Surendra Adhikari von der NASA/Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien. “Wir haben Modelle für eine Reihe von Prozessen zusammengestellt, von denen man annimmt, dass sie für die Bewegung der Erdachse wichtig sind. Wir haben nicht eine, sondern drei Prozesse identifiziert, die entscheidend sind – und das Schmelzen der globalen Kryosphäre (insbesondere Grönland) des 20. Jahrhunderts ist einer von ihnen. “

Im Allgemeinen beeinflusst die Umverteilung von Masse auf und innerhalb der Erde – wie Veränderungen an Land, Eisschichten, Ozeanen und Mantelkonvektionen – die Rotation des Planeten. Als die Temperaturen im 20. Jahrhundert anstiegen, nahm Grönlands Eismasse ab. Tatsächlich sind in diesem Zeitraum insgesamt etwa 7.500 Gigatonnen – das Gewicht von mehr als 20 Millionen Empire State Buildings – von Grönlands Eis in den Ozean geschmolzen. Dies macht Grönland zu einem der Hauptverursacher der Massenübertragung auf die Ozeane, was zu einem Anstieg des Meeresspiegels und folglich zu einer Verschiebung der Rotationsachse der Erde führt.

Während eine Eisschmelze auch an anderen Orten (wie in der Antarktis) auftritt, trägt Grönlands Standort zu einem bedeutenderen Beitrag zur Polarbewegung bei.

“Es gibt einen geometrischen Effekt: Wenn Sie eine Masse haben, die 45 Grad vom Nordpol entfernt ist – was bei Grönland der Fall ist – oder vom Südpol (wie die patagonischen Gletscher), wird es einen größeren Einfluss auf die Verschiebung der Erdachse haben, als eine Masse, die in der Nähe des Poles liegt”, sagte Koautor Eric Ivins, ebenfalls von JPL.

Frühere Studien identifizierten den Rückgang von Gletschern als den wichtigsten Beitrag zur langfristigen Achsenbewegung. Und was genau ist der isostatische Rückprall? Während der letzten Eiszeit drückten schwere Gletscher die Oberfläche der Erde runter, so wie eine Matratze, wenn man darauf sitzt. Wenn das Eis schmilzt oder entfernt wird, steigt das Land langsam in seine ursprüngliche Position zurück. In der neuen Studie, die sich stark auf eine statistische Analyse eines solchen Rückpralls stützte, fanden die Wissenschaftler heraus, dass der Gletscherrückgang wahrscheinlich nur für etwa ein Drittel der Achsenbewegung im 20. Jahrhundert verantwortlich ist.

Die Autoren argumentieren, dass die Mantelkonvektion das letzte Drittel bildet. Die Mantelkonvektion ist verantwortlich für die Bewegung von tektonischen Platten auf der Erdoberfläche. Es ist im Grunde die Zirkulation des Materials im Mantel, verursacht durch die Wärme aus dem Erdkern. Ivins beschreibt es ähnlich wie eine Suppe auf dem Herd. Während sich der Topf oder der Mantel erwärmt, beginnen die Teile der Suppe aufzusteigen und fallen, wobei sie im Wesentlichen ein vertikales Zirkulationsmuster bilden – genau wie die Masse, die sich durch den Erdmantel bewegen.

Mit diesen drei identifizierten Ursachen können Wissenschaftler Massenänderungen und Achsenbewegungen unterscheiden, die von langfristigen Erdprozessen verursacht werden, auf die wir wenig Einfluss haben. Sie wissen jetzt, dass, wenn sich Grönlands Eisverlust beschleunigt, auch die Achsenbewegung wahrscheinlich größer wird. Dies hätte das weitere Auswirkungen auf das Erdklima.


Veröffentlichung: Surendra Adhikari, Lambert Caron, Bernhard Steinberger, John T. Reager, Kristian K. Kjeldsen, Ben Marzeion, Eric Larour, Erik R. Ivins. What drives 20th century polar motion? Earth and Planetary Science Letters, 2018; 502: 126 DOI: 10.1016/j.epsl.2018.08.059

Quelle: off. Pm des  NASA/Jet Propulsion Laboratory

Titelbildunterschrift: Die beobachtete Richtung der Achsenbewegung, dargestellt als hellblaue Linie, verglichen mit der Summe (rosa Linie) des Einflusses des grönländischem Eisverlusts (blau), des postglazialem Rückpralls (gelb) und tiefer Mantelkonvektion (rot). Der Beitrag der Mantelkonvektion ist höchst ungewiss.
(Ill.: NASA / JPL-Caltech)


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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

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