2.4: Divergente Grenzen
2.4.2: Mittelozeanische Rücken
Mit fortschreitender Rifting- und Vulkantätigkeit wird die kontinentale Lithosphäre mafischer (siehe Kapitel 4) und dünner, was schließlich dazu führt, dass die Platte unter dem Rifting-Gebiet zur ozeanischen Lithosphäre wird. Durch diesen Prozess entsteht ein neuer Ozean, ähnlich wie das schmale Rote Meer durch die Bewegung Arabiens von Afrika weg entstanden ist. Wenn die ozeanische Lithosphäre weiter auseinanderläuft, bildet sich ein mittelozeanischer Rücken.
Mittelozeanische Rücken, die auch als Spreizungszentren bezeichnet werden, haben mehrere charakteristische Merkmale. Sie sind die einzigen Orte auf der Erde, an denen neue ozeanische Lithosphäre entsteht. Durch Dekompressionsschmelze in der Riftzone wird Asthenosphärenmaterial in neue Lithosphäre umgewandelt, die durch Risse in der ozeanischen Platte nach oben sickert. Die Menge der neuen Lithosphäre, die an den mittelozeanischen Rücken entsteht, ist sehr groß. Diese unterseeischen Riftvulkane produzieren mehr Lava als alle anderen Arten von Vulkanismus zusammen. Trotzdem ist der meiste Vulkanismus an mittelozeanischen Rücken nicht kartiert, weil die Vulkane tief auf dem Meeresboden liegen.
In seltenen Fällen, wie an einigen Stellen in Island, zeigen Riftzonen die Art von Vulkanismus, Spreizung und Rückenbildung, die man auf dem Meeresboden findet.
Der Höhenrücken entsteht durch die Ansammlung von heißem Lithosphärenmaterial, das leichter ist als die darunter liegende dichte Asthenosphäre. Dieser isostatisch schwimmende Lithosphärenbrocken liegt teilweise unter der Asthenosphäre und teilweise frei in der Asthenosphäre, wie ein Eiswürfel, der in einem Glas Wasser schwimmt.
Wenn sich der Rücken weiter ausbreitet, wird das Lithosphärenmaterial vom Bereich des Vulkanismus weggezogen und wird kälter und dichter. Während sich die Lithosphäre weiter ausbreitet und abkühlt, setzt sie sich in weiten Bereichen relativ strukturloser Topographie ab, den so genannten abyssalen Ebenen mit niedrigerer Topographie.
Dieses Modell der Rückenbildung legt nahe, dass die am weitesten von den mittelozeanischen Rücken entfernten Abschnitte der Lithosphäre die ältesten sein werden. Wissenschaftler haben diese Idee getestet, indem sie das Alter von Gesteinen an verschiedenen Stellen des Meeresbodens verglichen haben. Gesteine, die in der Nähe von Rücken gefunden werden, sind jünger als solche, die weit von den Rücken entfernt sind. Auch die Muster der Sedimentablagerung bestätigen die Idee der Ausbreitung des Meeresbodens. Die Sedimentschichten sind in der Nähe mittelozeanischer Rücken tendenziell dünner, was darauf hindeutet, dass sie weniger Zeit hatten, sich zu bilden.
Wie im Abschnitt über Paläomagnetismus und die Entwicklung der plattentektonischen Theorie erwähnt, haben Wissenschaftler festgestellt, dass mittelozeanische Rücken einzigartige magnetische Anomalien enthalten, die sich als symmetrische Streifen auf beiden Seiten des Rückens zeigen. Die Vine-Matthews-Morley-Hypothese besagt, dass diese abwechselnden Umkehrungen dadurch entstehen, dass das Erdmagnetfeld in das Magma eingeprägt wird, nachdem es aus dem Rücken aufgetaucht ist. Sehr heißes Magma hat kein Magnetfeld. Wenn die ozeanischen Platten auseinandergezogen werden, kühlt das Magma unter den Curie-Punkt ab, d. h. unter die Temperatur, bei der ein Magnetfeld in magnetische Mineralien eingeschlossen wird. Die abwechselnden magnetischen Umkehrungen in den Gesteinen spiegeln die periodische Vertauschung der magnetischen Nord- und Südpole der Erde wider. Dieses paläomagnetische Muster bietet eine großartige historische Aufzeichnung der Bewegung des Meeresbodens und wird verwendet, um vergangene tektonische Aktivitäten zu rekonstruieren und die Geschwindigkeit der Ausbreitung von Gebirgskämmen zu bestimmen.
Video des Auseinanderbrechens von Pangea und der Bildung des nördlichen Atlantiks. Von Tanya Atwater.
Dank ihrer besonderen Geologie beherbergen mittelozeanische Rücken einige der einzigartigsten Ökosysteme, die je entdeckt wurden. Die Rücken sind oft mit hydrothermalen Schloten gespickt, tiefen Spalten, durch die Meerwasser durch die oberen Teile der ozeanischen Platte zirkuliert und mit heißem Gestein interagiert. Das überhitzte Meerwasser steigt mit gelösten Gasen, Mineralien und kleinen Partikeln zurück an die Oberfläche der Platte. Das dabei austretende hydrothermale Wasser sieht aus wie schwarzer Unterwasserrauch.
Wissenschaftler wussten schon seit einiger Zeit von diesen geothermischen Gebieten am Meeresboden. Doch erst 1977 entdeckten Wissenschaftler, die mit einem Tiefseefahrzeug, der Alvin, unterwegs waren, eine blühende Gemeinschaft von Organismen, die sich um diese hydrothermalen Schlote gruppierten. Diese einzigartigen Organismen, zu denen auch 10 Fuß lange Röhrenwürmer gehören, die größer als Menschen sind, leben in der völligen Dunkelheit des Meeresbodens, ohne Sauerstoff und Sonnenlicht. Sie nutzen die von den Schloten gelieferte geothermische Energie und einen Prozess namens bakterielle Chemosynthese, um sich von Schwefelverbindungen zu ernähren. Vor dieser Entdeckung glaubten Wissenschaftler, dass das Leben auf der Erde ohne Photosynthese, die Sonnenlicht erfordert, nicht existieren kann. Einige Wissenschaftler vermuten, dass diese Art von Umgebung der Ursprung des Lebens auf der Erde und vielleicht sogar von außerirdischem Leben anderswo in der Galaxie, wie z. B. auf dem Jupitermond Europa, gewesen sein könnte.