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In den ersten Jahrzehnten der modernen Geologie gab es eine Hypothese, die in Konkurrenz zur Plattentektonik stand: Die Hypothese der expandierenden (wachsenden) Erde. Dieses Weltbild ist heute längst überholt, trotzdem geistert es alle paar Jahre wieder durch die Medien und das Internet.
Die Alternative
In den ersten Jahrzehnten der modernen Geologie gab es noch eine konkurrierende Erklärung für die offenbar irgendwie zusammenhängenden Küstenlinien: Nach dieser sollte die Erde sich über geologische Zeiträume (Millionen von Jahren) langsam ausdehnen. Zunächst hätte die Erde vor etwa 200 Millionen Jahren einen Durchmesser von etwa 6000 Kilometern gehabt. Die Erdoberfläche hätte zu dieser Zeit aus einem einzigen Kontinent bestanden, der die ganze Erdoberfläche umfasste (es gab keine ozeanische Kruste). Als die Expansion von rund 200 Mio Jahren (aus nicht genannten Gründen) begann, bildeten sich Risse, und zwischen den Kontinenten taten sich die Ozeane (und die ozeanische Kruste) auf. Da kleinere Planeten in der Regel auch eine kleinere Oberflächen-Gravitation haben, könnte man, so die Anhänger der Theorie, auch elegant die schiere Grösse der Dinosaurier erklären, die unter einer geringeren Schwerkraft sehr viel grösser hätten werden können.
Die Hypothese der expandierenden Erde ist durchaus eine wissenschaftliche Theorie, denn sie ist falsifizierbar (im Gegensatz etwa zum Kreationismus). Das heisst, es sind eine Reihe von Beobachtungen möglich, um sie zu überprüfen und insbesondere, um sie zu wiederlegen, zudem ist sie zumindest auf den ersten Blick naturalistisch (braucht also keine „Wunder“ um zu funktionieren). Trotzdem scheitert die expandierende Erde an den Fakten (wie wir gleich sehen werden). Warum ist sie dann so bekannt? Zur Zeit, als die Hypothese in der Wissenschaft ernsthaft vorangetrieben wurde, war sehr viel weniger über unsere Erde und ihre Geologie bekannt, ähnliches gilt für das damalige Wissen über Astrophysik. Die Hypothese der expandierenden Erde ist ein Opfer des fortschreitenden Wissensgewinns durch die Wissenschaft: Irgendwann passte sie schlicht nicht mehr zu den Beobachtungen.
Doch beginnen wir von Anfang an. Das grösste Problem der expandierenden Erde ist der Mechanismus, nach dem die Erde expandieren sollte. Das Erdinnere besteht aus festem Gestein (wie seismische Untersuchungen zeigen), und eine Ausdehnung durch Phasenumwandlungen (bestimmte Minerale wandeln sich unter veränderten Temperatur- und Druckbedingungen in andere Minerale um, die eine unterschiedliche Dichte haben und damit, bei gleichbleibender Masse, ein anderes Volumen einnehmen) führt nicht zum Ziel. Doch schieben wir die Frage nach dem fehlenden Mechanismus mal zur Seite (wir nehmen an, es gibt einen – heute noch unbekannten – Mechanismus) und schauen wir mal, wie es um die innere Logik der Hypothese der expandierenden Erde steht.
Massive Probleme
Eine wichtige Frage ist die nach der Masse: Hat die Masse der Erde während der Expansion zugenommen oder nicht? Wenn sie nicht oder nur sehr gering zugenommen hat, dann entsteht ein „massives“ Problem: Ein Planet von der Masse der Erde, der auf die Hälfte seines Durchmessers zusammengedrückt wird, hat eine gewaltige Oberflächengravitation von 4G (ein Mensch von 70 kg würde also plötzlich 280 kg wiegen!). Die riesigen Dinosaurier wären unter diesen Umständen also erst recht unmöglich gewesen. Also muss die Masse der Erde zugenommen haben (und nicht zu knapp: um von, sagen wir, 0.5 G in der Dinosaurierzeit (dieser Wert wird von den Anhängern der expandierenden Erde selbst vorgeschlagen) bei halbem Radius auf 1 G bei heutigem Radius zu kommen, muss die Masse um das achtfache zugenommen haben – 87.5% der Erdmasse wären also erst in der Zeit seit 200 Mio Jahren hinzugekommen). Auch hier taucht wieder das Problem eines unbekannten Mechanismus auf: woher kommt die zusätzliche Masse? Sie kann nicht „von oben“ heruntergeregnet sein, denn ansonsten wäre die Milliarden Jahre alte Erdoberfläche nicht erhalten geblieben. Sie muss irgendwie im Erdinnern hinzugekommen sein. Bis heute ist kein einziger Mechanismus bekannt, mit dem man irgendwie derart gewaltige Mengen von Masse quasi „aus dem Nichts“ erzeugen könnte.Doch schieben wir auch diesen Einwand beiseite und nehmen an, es gäbe einen solchen Mechanismus, den wir heute noch nicht kennen. Dann hätte natürlich nicht nur die Masse der Erde zugenommen, sondern auch die von anderen Himmelskörpern im Sonnensystem. Die Leute, die der expandierenden Erde noch heute anhängen (die allerwenigsten von ihnen sind Geologen), bestreiten das auch nicht und verweisen auch gerne auf das Valles Marineris auf dem Mars (eine riesige, 3000 km lange, 100 km breite und 10 km tiefe Schlucht), oder auf die zahlreichen „Streifen“ auf dem Jupitermond Europa, die eine Spreizung des Eispanzers nahelegen. Was dabei vergessen geht, ist, dass in diesem Fall auch der grösste und massivste Himmelskörper im Sonnensystem an Masse hätte zulegen müssen: die Sonne. Was hätte dies für Auswirkungen? Nehmen wir an, dass die Massenzunahme unabhängig von der Masse des Himmelskörpers ist, das heisst, ein Himmelskörper mit viel Masse legt nicht schneller oder langsamer an Masse zu als ein Himmelskörper mit wenig Masse. Das ist eine „freundliche“ Annahme, denn nimmt man an, dass ein Körper umso schneller an Masse zulegt, je grösser er ist, müsste die Sonne natürlich sehr viel mehr an Masse gewonnen haben als alle anderen Objekte, womit die im Folgenden geschilderten Probleme noch grösser werden. Die umgekehrte Annahme hingegen, dass massearme Körper schneller an Masse zulegen als massereiche, hilft auch nicht weiter, weil es dann gar keine kleinen Objekte (wie kleine Monde, Asteroiden, Staub, etc.) geben dürfte. Bleiben wir also für die folgende Rechnung bei der neutralen Annahme, dass die Massenzunahme nicht von der Masse selbst abhängt.
In diesem Fall hätte die Sonne innert 200 Mio Jahren ihre Masse verachtfacht. Das heisst, sie wäre von einem roten Zwergstern mit 0.125 Sonnenmassen zu ihrer heutigen Grösse angewachsen. Da die Leuchtkraft eines Sterns mit der vierten Potenz zur Masse wächst, hat ein solcher Mini-Stern bloss 0.02% der Sonnenleuchtkraft. Die Sonne hätte aber in diesem Fall auch 8 mal weniger stark an der Erdbahn gezogen, mit der Folge, dass die Erdbahn vor 200 Millionen Jahren einen Faktor Wurzel 8 mal grösser gewesen wäre, als heute (2.8 statt 1 Astronomische Einheit). Damit wäre die Energie, die die Erde vor 200 Millionen Jahren von der Sonne erhalten hätte, nur etwa ein 40000-stel so hoch gewesen wie heute, mit der Folge, dass die Erde etwa -230 Grad kalt gewesen wäre – ziemlich hart für die armen Dinosaurier.
Im Widerspruch zu direkten Beobachtungen
Doch schieben wir auch das beiseite (vielleicht umgeht der geheimnisvolle Mechanismus die Sonne irgendwie), und beschränken uns auf Beobachtungen. Mit Hilfe von Satelliten lässt sich der Erdradius heute auf Millimeter genau bestimmen. Wie schnell müsste sich die Erde ausdehen, um in 200 Millionen Jahren um 6000 km zu wachsen? Ihr Durchmesser müsste pro Jahr – unter der Annahme eines konstanten Wachstums – um ganze 3 cm wachsen – das wäre längst aufgefallen. Ein konstantes Wachstum führt übrigens spätestens 400 Millionen Jahre in der Vergangenheit zu einem grossen Problem (die Erde ist dann nur noch ein Punkt, obwohl sie nachweislich sehr viel älter ist als 400 Millionen Jahre). Doch die Alternativen sind ebenfalls schlecht: beschleunigt sich das Wachstum, kann die Erde zwar älter sein, aber die Expansionsgeschwindigkeit heute wäre noch höher. Bremst es sich ab, kann man zwar das Problem der heute nicht mehr zu beobachtenden Expansion entschärfen, aber die Erde muss nun schon in der Zeit zwischen 400 und 200 Millionen Jahren vor heute ein Punkt gewesen sein. Natürlich könnte man jetzt eine Expansionskurve entwerfen, die erst in jüngster Zeit wieder auf Null abflacht, aber das ist wohl etwas zuviel des Guten für eine Hypothese, die auf so vielen unbelegten Annahmen (siehe oben) basiert.
Eine weitere Beobachtung, die im Widerspruch zur Hypothese der expandierenden Erde steht, ist die Mondbahn. Würde die Masse der Erde zunehmen, steigt die Kraft, mit der die Erde am Mond zieht, womit seine Bahn immer enger werden müsste (die Bahn hätte erst einen Durchmesser von über 1 Million Kilometer gehabt, gerade noch knapp im gravitativen Einflussbereich der Erde – auf dieser Bahn hätte der Mond viele Monate gebraucht, um die Erde einmal zu umkreisen, und die Gezeiten wären rund 25 mal geringer gewesen als heute – ebenfalls im Widerspruch zu Beobachtungen). Tatsächlich aber entfernt sich der Mond langsam von der Erde, rund 4 cm pro Jahr, wie Messungen der NASA (mit Hilfe von Mondreflektoren, die auf der Mondoberfläche platziert wurden) zeigen. Zudem weist vieles darauf hin, dass der Mond aus den Trümmern einer Kollison zwischen der Urerde und der marsgrossen Planeten „Theia“ (in den ersten 30 Millionen Jahren des Sonnensystems) hervorgegangen ist – wie aber hätte sich der Mond über eine Million Kilometer von der Erde entfernt bilden können?
Es wurde auch schon vorgeschlagen, dass sich statt der Masse selbst der Wert der Gravitationskonstante (einer physikalischen Konstante, die bestimmt, wie die Masse sich in Anziehungskraft übersetzt) hätte ändern können: aber damit lassen sich die geschilderten Probleme mit der Sonne und der Strahlungsintensität auf der Erde auch nicht aus dem Weg räumen. Zudem zeigen Beobachtungen von weit entfernten Objekten, dass sich die Gravitationskonstante in den letzten 200 Millionen Jahren kaum verändert haben kann (dies wäre sonst nicht ohne Auswirkungen auf das Aussehen von Galaxien geblieben).
Das Wasser der Ozeane, Subduktionszonen, Indien auf rasender Fahrt und Eiskunstläuferinnen
Die Liste der Probleme ist aber noch lange nicht fertig. Wenn die Erde vor 200 Millionen Jahren einen einzigen Kontinenten, aber keinen Ozeanboden besass – wo war dann das Wasser der Ozeane? Verteilt man das Wasser der heutigen Erde über eine Erde mit dem halben Durchmesser, erhält man einen rund 15 Kilometer tiefen Ozean – die Welt vor 200 Millionen Jahren wäre eine Wasserwelt gewesen, ohne dass auch die höchsten Berggipfel aus dem Wasser geragt wären: es gibt auf der Welt einfach viel zu viel Wasser. Doch die Anhänger der expandierenden Erde sind auch hier um eine Antwort nicht verlegen: die Wassermenge auf der Erde muss in den 200 Millionen Jahren einfach konstant zugenommen haben – offenbar immer gerade so viel, dass während der ganzen Expansion nie zuviel Wasser da war, so dass die Kontinente überschwemmt worden wären (ansonsten wäre das Leben darauf verschwunden), und auch nie zu wenig, so dass die Ozeanbecken stets randvoll gefüllt waren… (wie uns die Gesteine zeigen) Es stellt sich natürlich auch die Frage, woher das Wasser kam: aus Vulkanen? Die Vulkane der Erde spucken heute nicht mal genug Wasser(dampf), um die Ozeanbecken der Erde in 4.5 Milliarden Jahren zu füllen. Selbst wenn man eine Phase von ausserordentlicher vulkanischer Aktivität annimmt, werden die Probleme nur grösser. Vulkane spucken ja nicht nur Wasserdampf, sondern auch und vor allem gewaltige Mengen von Asche (Wo sind die Aschenschichten?), Kohlendioxid (Treibhaushölle?), Schwefelgasen (saurer Regen?), und so weiter. Warum sehen wir davon keine Spuren? Kam das Wasser vielleicht aus dem Weltall (z.B. Kometen)? Wo sind dann die vielen Krater, die diese Kometen beim Aufprall auf die Erdoberfläche (die ja zudem noch zum überwiegenden Teil aus Kontinentalkruste bestanden haben soll, so dass die Krater gut erhalten geblieben wären) hinterlassen haben? Und wie kam es, dass dieser gewaltige Kometenhagel nun wieder auf ein ganz normales Niveau hinunter gefallen ist? Wie hat das Leben auf der Erde diesen Kometenhagel überlebt, wenn doch bereits ein einziger grosser Einschlag in Mexiko das Ende der Dinosaurierära eingeläutet haben soll?
Es gibt noch weitere Probleme: Wir wissen, dass es Stellen gibt, an denen die Erdkruste tatsächlich wächst (die Mittelozeanischen Rücken, riesige vulkanische Gebirge, die sich auf dem Meeresgrund um fast die ganze Erde ziehen) – entsprechend muss es aber auch Stellen geben, an denen die Erdkruste schrumpft, denn sonst müsste die Erde netto ja tatsächlich wachsen. Diese Zonen gibt es: man nennt sie Subduktionszonen, Zonen also, in denen ein Teil der Erdkruste in das Erdinnere abtaucht. Diese Subduktionszonen sind etwa für den pazifischen „Feuerring“ (die Kette von Erdbebenzonen und Vulkangebieten, die sich rund um den Pazifik zieht, von der südamerikanischen Westküste über Alaska nach Japan, den Philippinen und Neuseeland) verantwortlich. Mit „Manteltomographie“, einer Technik, die es möglich macht, die Dichte der Gesteine im Erdinneren zu bestimmen, kann man Teile von abgerissener Krustenstücke ausmachen, die über Jahrmillionen langsam in Richtung Kern-Mantel-Grenze absinken. Vulkanische Unterwasserberge (sogenannte „Seamounts“), die auf allen ozeanischen Krusten weit verbreitet sind, werden auch in Küstennähe beobachtet: einige von ihnen haben sogar die Küsten von Kontinenten „gerammt“ und sind halb die Kontinentalabhänge unmittelbar vor den Subduktionszonen eingetaucht (siehe Illustration weiter oben – die Küste und der Kontinentalabhang befinden sich im Bild oben links, die Platte mit den Unterwasserbergen bewegt sich von unten rechts darauf zu).
Ein weiteres Problem ergibt sich aus folgender Überlegung: Die Küstenlinien von Afrika und Südamerika lassen sich durch eine Expansion problemlos erklären, denn sie haben sich lediglich „radial“ voneinander entfernt. Allerdings gibt es Belege dafür, dass sich gewisse Kontinente und Kontinentteile so schnell über die Erde bewegt haben, dass sich dies nicht durch eine Expansion erklären lässt. Indien zum Beispiel ist in rund 120 Millionen Jahren vom Nordrand des Südkontinents Gondwana (dies lässt sich mit Fossilienfunden belegen) nach Norden gereist, wo es vor 20 Millionen Jahren mit Asien kollidierte, wobei sich der Himalaya bildete. Dabei hat Indien den Äquator überquert – was unmöglich wäre, wenn die Kontinente lediglich durch eine wachsende Erde auseinander gerissen würden (das lässt sich auch problemlos mit einem Ballon, den man aufbläst, und auf dem die Umrisse von gedachten Kontinenten aufgezeichnet sind, demonstrieren).
Nochmals ein Problem: Man weiss heute (dank dem charakteristischen Wachstum bestimmter Korallenarten, die auch als Fossilien erhalten sind), dass vor rund 370 Millionen Jahren ein Tag auf der Erde rund 22 Stunden dauerte. Die Rotation der Erde verlangsamt sich also (wegen der Gezeitenreibung mit dem Mond). Das wäre auf den ersten Blick im Einklang mit der Erdexpansion, denn wie bei einer Eiskunstläuferin, die die Arme ausbreitet, müsste die Erde umso langsamer rotieren, je grösser sie wird (sog. Drehimpulserhaltung). Rechnet man aber genauer nach, geht das nicht auf: Der Drehimpuls berechnet sich aus der Rotationsgeschwindigkeit, der Masse und dem Radius eines Körpers – vergegenwärtigt man sich, dass im Fall der expandierenden Erde die Masse um das Achtfache zugenommen hat, der Radius um das Doppelte, dann bringt man keine Kombination hin, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit um vergleichsweise mickrige 2 Stunden oder gut 9% zugenommen hat.
Ablehnung auf festem Grund
Die Hypothese der expandierenden Erde wurde von den Geologen mit gutem Grund verworfen: Ihre zentralen Thesen stehen im widerspruch zu Beobachtungen in der Natur. Das ist an sich nicht tragisch: es ist das Schicksal praktisch aller wissenschaftlichen Hypothesen. Wider besseren Wissens daran festzuhalten, ist jedoch sinnlos: auch noch so schön gemachte YouTube-Videos können die Fakten nicht aus dem Weg räumen.