Warum der Amazonas rückwärts fließt

Vor Millionen von Jahren haben Flüsse, die nach Westen über das heutige Nordbrasilien flossen, ihren Kurs umgekehrt, um in Richtung Atlantik zu fließen, und der mächtige Amazonas war geboren. Eine frühere Studie deutete darauf hin, dass die Kehrtwende durch allmähliche Veränderungen des heißen Flusses ausgelöst wurde, viskoses Gestein tief unter dem südamerikanischen Kontinent. Neue Computermodelle deuten jedoch darauf hin, dass die Kehrtwende auf bekanntere geologische Prozesse an der Erdoberfläche zurückzuführen ist – insbesondere auf die anhaltende Erosion, Bewegung und Ablagerung von Sedimenten, die sich von den wachsenden Anden abnutzen.

Die Anden liegen im Landesinneren der Westküste Südamerikas. Der zentrale Teil dieser Bergkette begann vor etwa 65 Millionen Jahren zu wachsen, und die nördlichen Anden begannen einige Millionen Jahre später zu steigen, sagt Victor Sacek, Geophysiker an der Universität von São Paulo in Brasilien. Feldstudien deuten jedoch darauf hin, dass der Amazonas, der heute sedimentbeladenes Wasser von den Anden über den Kontinent bis zum Atlantik transportiert, in seiner heutigen Form erst vor etwa 10 Millionen Jahren existierte. Vorher, Regenfälle in weiten Teilen des heutigen Amazonasbeckens flossen nach Westen in massive Seen, die sich entlang des östlichen Randes der Anden bildeten und dann über Flüsse nach Norden in die Karibik flossen. Die geologischen Prozesse, die dazu führten, dass sich alte Entwässerungsmuster in ihre modernen Konfigurationen verlagerten, wurden heiß diskutiert.

Die Seen östlich der Anden bildeten sich in einem langen Trog, der entstand, als das immense Gewicht dieser wachsenden Gebirgskette die Erdkruste nach unten drückte, sagt Sacek. Aber aus irgendeinem Grund, Das Gelände unter dem Trog gewann über Millionen von Jahren langsam an Höhe, und diese Seen wichen allmählich einer langlebigen Region von Feuchtgebieten, die eine Fläche von der Größe Ägyptens oder größer bedeckten. Später, nachdem die Landschaft noch weiter gestiegen war, verschwanden die Feuchtgebiete vollständig. Zuvor hatten Wissenschaftler vorgeschlagen, dass Veränderungen in der Zirkulation von geschmolzenem Material im Erdmantel — dem langsam fließenden Material, das zwischen dem Kern unseres Planeten und seiner Kruste liegt – das Gelände östlich der Anden nach oben drückten und dadurch die Entwässerungsmuster veränderten.

Aber neue Forschungen machen etwas Banaleres dafür verantwortlich: Erosion. Sacek entwickelte ein Computermodell, das Wechselwirkungen zwischen dem Wachstum der Anden, der Biegung der Erdkruste in der Region und dem Klima umfasst. (Zum Beispiel, wenn die Berge steigen, fangen sie mehr feuchten Luftstrom ab und erhalten mehr Niederschlag, was wiederum die Erosionsrate erhöht.) Das Modell simuliert die Entwicklung des südamerikanischen Terrains während der letzten 40 Millionen Jahre — eine Periode, die nach der Geburt der Zentralanden begann, aber bevor die Ostflanke dieser Berge zu steigen begann, bemerkt Sacek.

Die Ergebnisse der Simulation reproduzieren einen Großteil der Beweise, die in den geologischen Aufzeichnungen zu sehen sind, berichtet Sacek online vor dem Druck in Earth and Planetary Science Letters. Anfänglich, Die Seen bilden sich östlich der Anden, weil die Berge die Erdkruste nach unten drücken, um schneller einen Trog zu bilden, als Sediment ihn füllen kann. Dann verlangsamt sich das Absinken des Geländes, und die Ansammlung von Sedimenten, die von den Anden abfließen, holt auf, füllt allmählich die Seen und baut die Landschaft höher. Schließlich, Das Gelände östlich der Gebirgskette wird höher als im östlichen Bereich des Amazonasbeckens, Eine Verschiebung, die einen Abhang bietet, der sich von den Anden bis zum Atlantik erstreckt, Anfang über 10 vor Millionen Jahren.

“Erosion und Sedimentation sind mächtige Kräfte”, sagt Jean Braun, Geophysiker an der Joseph-Fourier-Universität in Grenoble, Frankreich. Saceks Modell zeigt, dass diese Prozesse die geologischen Aufzeichnungen im Norden Südamerikas erklären, “und das zum richtigen Zeitpunkt”, fügt er hinzu. Sie schlagen auch vor, dass die Menge an Sediment, die jedes Jahr zur Mündung des Amazonas transportiert und dann vor der Küste abgeladen wird, im Laufe der Zeit zunehmen sollte — etwas, das tatsächlich in Sedimentkernen zu sehen ist, die aus diesem Gebiet gebohrt wurden. “Das ist eine schöne Vorhersage des Modells”, sagt Braun.

Die allmählich zunehmende Sedimentansammlung beruht möglicherweise auf der langen Zeit, die das Material benötigt, um sich über den Kontinent zu bewegen, an einer Stelle abgeladen und später durch Erosion wieder mobilisiert zu werden, sagt Carina Hoorn, Geologin an der Universität von Amsterdam. Oder, so schlägt sie vor, könnte der Anstieg auf einen geologisch jüngsten Anstieg der Erosion in den Anden zurückzuführen sein, der durch eine Reihe von Eiszeiten ausgelöst wurde, die vor etwa 2,4 Millionen Jahren begannen.

Eine Sache, die Saceks Modell nicht gut vorhersagen kann, gibt er zu, ist die Größe, Form und Beständigkeit des großen Feuchtgebiets, das sich vor 10,5 Millionen bis 16 Millionen Jahren im heutigen zentralen Amazonasbecken gebildet hat. Es ist jedoch möglich, dass Veränderungen der Mantelzirkulation unter der Region eine untergeordnete Rolle bei der Entwicklung des Geländes spielten. Sacek wird versuchen, solche Prozesse in zukünftige Versionen seiner Geländesimulation zu integrieren, um zu sehen, ob sie besser erklären, wie sich die Landschaft entwickelt hat.

Solche Veränderungen im Mantelfluss sind “schwer zu quantifizieren und noch schwieriger zu erkennen”, sagt Braun. Aber wenn man die bescheidenen Auswirkungen solcher Veränderungen mit denen kombiniert, die durch Oberflächenprozesse wie Erosion ausgelöst werden, “könnte man etwas bekommen, das funktioniert.”