Plattentektonik, also Erdplatten, die sich unabhängig voneinander auf dem flüssigen Teil des Mantels bewegen, die gibt es nur auf der Erde. Nur beim Mars vermuten die Forscher so ein ähnliches System. Warum aber haben die anderen Planeten keine Plattentektonik?

Forscher der Universitäten Harvard und Lyon haben 2014 in der Zeitschrift Nature ein Modell vorgestellt, das die außergewöhnliche Situation auf der Erde erklären könnte. Erste Bewegungen in der Kruste lassen sich erstmals vor vier Milliarden Jahren finden - echte Plattentektonik erst seit rund drei. Was ist da passiert in der Zwischenzeit?

In einem Computermodell simulierten die Forscher unsere feste Erdkruste, die auf einer zähflüssigen Schicht schwimmt. Die "Erdkruste" gab dann an einigen Stellen nach, es kam zu Mikrorissen. So weit, so unproblematisch, wenn weiter nichts passiert, repariert sich die Gesteinsschicht wieder von selbst.

Doch wenn die zähflüssige Schicht leicht fließt und so die abgesenkten Stellen hin und her verschiebt, dann entsteht im Computermodell innerhalb von nur vier Schritten erst eine echte Spalte und dann eine Krustenplatte. In Realität wird das auf unserer Erde einige hundert Millionen Jahre gedauert haben.

Auf der Venus und den meisten anderen Planeten unseres Sonnensystems gibt es keine Platten. Warum das so ist, konnte das Computermodell ebenfalls zeigen. Denn wenn die flüssige Schicht um 200 bis 400 Grad wärmer ist, wie zum Beispiel auf der Venus, dann bilden sich zwar auch kleine Risse, die verheilen aber viel schneller, sodass es überhaupt nicht zum endgültigen Auseinanderbrechen der Kruste kommt. Auf dem Mars dagegen sind auffällige Krater sichtbar, die vor 10 Millionen Jahren durch Plattentektonik entstanden sein könnten. Heute gilt der Mars aber als tektonisch inaktiv.

Unter der bis zu sechzig Kilometer dicken Erdkruste (Lithosphäre) liegt der weiche Erdmantel (Asthenosphäre) aus heißem, geschmolzenem Gestein. Darunter gibt es den äußeren Erdkern. Der feste, innere Erdkern besteht aus Eisen und Nickel. Dies schloss der englische Geologe John Milne 1890 zusammen mit Kollegen der Kaiserlich Technischen Universität in Tokio mittels eines Seismografen aus dem Verhalten seismischer Wellen.

Der Erdbebenherd ist der Punkt unter der Erde, an dem die Gesteinsschollen brechen. Er kann Hunderte von Kilometern unter der Erde oder dem Meeresspiegel liegen. Die Bewegungen des Gesteins rufen Schwingungen hervor, die man als Erdbebenwellen bezeichnet. Am Erdbebenherd sind die Wellen am stärksten. Dabei unterscheidet man die extrem schnellen Raumwellen im Erdinnern und die langsameren Oberflächenwellen, die aber die größeren Schäden verursachen.

Konvektionsströme sind durch Wärme verursachte aufsteigende oder abtauchende Bewegungen. In der Geophysik bewirken sie zum Beispiel die Plattenbewegungen der Kontinente und nehmen in den einzelnen Schichten der Erde wie Erdkern, Erdmantel oder Erdkruste ständig ab oder zu, was vom Aggregatzustand der jeweiligen Schicht abhängt. Bei aufsteigenden Konvektionen driften die jeweiligen Platten auseinander, bei abtauchenden gleiten sie aufeinander zu.

Der Mittelatlantische Rücken ist das längste Gebirge, das hauptsächlich unterhalb des Meeresspiegels liegt. Das Gebirge im Atlantischen Ozean baut sich aus geschmolzenem Gestein auf. Die höchste Erhebung des Mittelatlantischen Rückens ist der Pico Alto mit 2.351 Metern auf den Azoren westlich von Portugal gelegen. Der Mittelatlantische Rücken ist Teil der mittelozeanischen Rücken. Diese ziehen sich wie die Naht eines Tennisballs um die Erde. Hier wird der Ozeanboden stetig erneuert.

Rund drei Viertel aller Erdbeben ereignen sich auf einem Gürtel rund um den Pazifik, der als "Ring of Fire" bezeichnet wird. Die Platten, aus denen die Erdkruste besteht, bewegen sich ständig, allerdings nur wenige Zentimeter pro Jahr. An den Plattengrenzen finden nicht nur die meisten Erdbeben statt. Auch Vulkane brechen an diesen Nahtstellen vermehrt aus.

Die Erdoberfläche besteht aus einer Gesteinsschicht, die man als Erdkruste (Lithosphäre) bezeichnet. Die Kruste setzt sich aus sieben großen und mehreren kleinen Platten zusammen. Diese Teile bewegen sich langsam vorwärts und stoßen aneinander. So entstehen enorme Spannungen, die sich bei einem Erdbeben oder einem Vulkanausbruch plötzlich entladen. Es kann aber auch im Lauf von Jahrtausenden zur Auffaltung von Gebirgen kommen.

Der amerikanische Seismologe Charles Francis Richter entwickelte 1935 seine Magnituden-Skala, die die Erdbeben-Stärke in 100 Kilometer Entfernung misst. Jeder Wert steht für ein 10-faches Ansteigen der Bodenbewegung: Ein Beben der Stärke 8 ist 100-mal stärker als eines der Stärke 6. Die nach oben offene Richterskala hört in Wahrheit bei einer Stärke von 6,5 auf. Deshalb wird heute die Momenten-Magnituden-Messung statt der Richter-Skala verwendet - auch wenn der Begriff in den Medien noch häufig benutzt wird.

Der San-Andreas-Graben liegt an der kalifornischen Pazifikküste der Vereinigten Staaten. Die geologische "Narbe" ist über 1.100 Kilometer lang und liegt auf der Grenze zwischen der Pazifischen und der Amerikanischen Platte. Die beiden Platten ziehen beständig aneinander vorbei. Im Graben werden jährlich rund 20.000 Erdstöße registriert.

Ozeanbodenspreizung (engl.: Seafloor spreading) wird ein geologisch-tektonischer Prozess genannt, der Anfang der 1960er-Jahre durch Forschungsschiffe entdeckt wurde und den ersten messbaren Hinweis auf die später formulierte Theorie der Plattentektonik gab. Die Spreizung des Ozeanbodens durch neue Krustenbildung gleicht den Verlust der Erdkruste an den Subduktionszonen aus, wo Platten zusammenstoßen und eine unter die andere geschoben (subduziert) wird.

Mit einem Seismografen lassen sich die Erdbebenwellen, die Stärke und die Dauer eines Bebens aufzeichnen. Die Stärke drückt man als Zahl auf einer Skala aus, um die Bebenstärke miteinander vergleichen zu können. Früher wurde die Richter-Skala verwendet, die der Amerikaner Charles F. Richter 1935 entwickelte. Heute benutzt man die Momenten-Magnituden-Skala. Das bislang stärkste Beben wurde 1960 in Chile mit einer Magnitude von 9,5 gemessen.

Die stärksten Erdbeben entstehen dort, wo zwei Platten aufeinander stoßen und die eine unter die andere absinkt. Diesen Vorgang nennt man Subduktion.

Mit einer Transformstörung werden Verwerfungszonen bezeichnet, bei denen sich die tektonischen Platten seitlich aneinander vorbeischieben. Dabei können sich die Platten ineinander verhaken, bis zu dem Moment, an dem die Reibungskräfte zu groß werden und sich die angesammelte Energie schlagartig in einem Erdbeben entlädt. Ein Beispiel: der San-Andreas-Graben im US-Bundesstaat Kalifornien.

Tsunami ist japanisch und bedeutet "große Woge im Hafen". Tsunamis werden von den Wellen eines Seebebens ausgelöst. Dabei entstehen oft meterhohe Wellen an der Wasseroberfläche, die an den Küsten große Schäden anrichten.

Die Kontinentalplatten bestehen aus Gesteinsschichten. Reiben sich die Platten aneinander, werden die Schichten geschoben, gezogen und gefaltet. Während die Kräfte im Erdinnern gewaltig sind, sind die Bewegungen an der Oberfläche gering. So dauert es Jahrtausende, bis ein Gebirge entsteht. Brechen die Schichten unter Druck, entsteht eine Verwerfung. Die größten Verwerfungen befinden sich an Plattengrenzen.

Bis heute sind Wissenschaftler nicht in der Lage, Erdbeben verlässlich vorherzusagen. Es gibt zwar Tsunami-Frühwarnsysteme, die helfen sollen, die Bevölkerung rechtzeitig in Sicherheit zu bringen. Aber selbst modernste Messgeräte sind bis heute nicht in der Lage, Katastrophen vorzeitig zu erkennen. Viel Forschungsarbeit wird aber geleistet, um Gebäude mithilfe von Architekten und Ingenieuren erdbebensicher zu gestalten.