Zusammenfassung:
Australiens riesige Nullarbor-Ebene sieht fast flach und konturlos aus, verbirgt jedoch ein riesiges Netzwerk von Höhlen unter der Oberfläche. Eine kürzlich von einem Forschungsteam der Curtin University durchgeführte Studie ergab, dass einige scheinbar gewöhnliche flache Gräben in der Ebene tatsächlich Oberflächenspuren eines tiefen unterirdischen Höhlensystems sein könnten, das über einen langen geologischen Zeitraum hinweg allmählich nach oben kollabierte.
Diese Entdeckung wird nicht nur dazu beitragen, unterirdische Höhlen zu finden, die bisher schwer zu finden waren, sondern könnte auch eine neue Methode zur künftigen Suche nach unterirdischen Höhlen auf anderen Planeten wie dem Mars bieten.
Die Nullarbor Plain erstreckt sich über Südaustralien, erstreckt sich über eine Fläche von mehr als 200.000 Quadratkilometern und ist eines der größten Kalksteingebiete der Welt. Dieser Kalkstein entstand vor mehreren zehn Millionen Jahren in einer flachen Meeresumgebung. Vor etwa 14 Millionen Jahren zog sich der Urozean allmählich zurück und hinterließ das heutige riesige Kalksteinplateau.
Im Laufe der letzten Millionen Jahre hat das Grundwasser den Kalkstein weiter erodiert und nach und nach ein komplexes Netzwerk aus unterirdischen Höhlen und Hohlräumen gebildet, von denen sich einige über Kilometer erstrecken können. Da die meisten dieser unterirdischen Strukturen jedoch unter der Oberfläche verborgen sind, konnten Wissenschaftler sie nur dann untersuchen, wenn Höhlen die Oberfläche durchbrechen und Öffnungen, Dolinen usw. bilden. Daher fehlt ihnen immer noch ein vollständiges Verständnis des Ausmaßes und der Verteilung des gesamten unterirdischen Höhlensystems.
Das Forschungsteam konzentrierte sich dieses Mal auf eine Art Landform in der Nullarbor-Ebene, deren Ursprung bisher unbekannt war. Diese Strukturen haben die Form schmaler, flacher Gräben, die sich ungefähr in Nord-Süd-Richtung erstrecken. Einige können eine Länge von 20 Kilometern erreichen, sind aber nur wenige Meter tief. Sie sind am Boden so unauffällig, dass sie leicht als gewöhnliches Geländerelief durchgehen könnten, in modernen digitalen Geländemodellen sind sie jedoch deutlich zu erkennen.
Auf den ersten Blick sehen diese Rillen wie flache, von Flüssen durchschnittene Täler aus, doch Forscher fanden heraus, dass sie nicht den typischen Merkmalen von durch Flusserosion entstandenen Landformen entsprechen. Sie neigen dazu, abrupt zu beginnen und zu enden, sind nicht an Flüsse oder Entwässerungssysteme im umliegenden Hochland der Nullarbor-Ebene angeschlossen und verfügen nicht über die für Flüsse typische Verzweigungsstruktur.
Nach weiterer Untersuchung der Sedimente im Graben fanden die Forscher auch keine offensichtlichen Hinweise auf fließendes Wasserablagerungen. Dies bedeutet, dass diese Landformen nicht durch langfristigen Oberflächenabfluss zerschnitten werden, sondern möglicherweise das Ergebnis geologischer Prozesse im Untergrund sind.
Um Antworten zu finden, führte das Forschungsteam eine systematische Untersuchung dieser flachen Gräben durch und nutzte dabei eine Kombination aus Drohnen- und Luftaufnahmen, digitalen Satelliten-Geländemodellen, Bohrlochuntersuchungen, Höhlenmessungen und verschiedenen geophysikalischen Erkennungstechniken.
Mit der geophysikalischen Detektion können unterirdische Strukturen ohne großflächige Ausgrabungen des Bodens beobachtet werden. Das Prinzip ähnelt der medizinischen Bildgebung, bei der Röntgenstrahlen verwendet werden, um das Innere des menschlichen Körpers zu verstehen. Die Forscher verglichen geomorphologische Oberflächendaten mit Daten aus unterirdischen Felsformationen, Bohrlöchern und bekannten Höhlensystemen und fanden schließlich klare Zonen mit gebrochenem Gestein unter diesen flachen Gräben.
Noch wichtiger ist, dass einige der Gräben direkt über bekannten Höhlensystemen und Dolinen liegen. Dies deutet darauf hin, dass es sich bei den an der Oberfläche sichtbaren flachen Gräben tatsächlich nur um „Oberflächenvorsprünge“ handelt, die von unterirdischen Höhlensystemen zurückgelassen wurden.
Forscher gehen davon aus, dass nach der Entstehung einer unterirdischen Höhle das Gestein an der Spitze der Höhle unter dem Einfluss der Schwerkraft nach und nach reißt und zusammenbricht. Da dieser Prozess so langsam ist und möglicherweise Millionen von Jahren dauert, stürzt die Höhle nicht plötzlich auf einmal ein, sondern erstreckt sich durch eine Reihe von sich allmählich nach oben entwickelnden Bruchzonen zur Oberfläche.
Letztendlich scheinen unterirdische Höhlen innerhalb der Felsformation langsam nach oben einzustürzen und kleine, flache Gräben an der Oberfläche zu hinterlassen. Da die Oberfläche relativ flach bleibt, war die Existenz dieser unterirdischen Höhlen mit bloßem Auge lange Zeit schwer zu erkennen.
Die Entdeckung verändert die Art und Weise, wie Menschen Höhlenlandschaften verstehen, sagen Forscher. In der Vergangenheit spekulierten Forscher oft über unterirdische Strukturen auf der Grundlage der an der Oberfläche sichtbaren Formen, doch Untersuchungen in der Nullarbor-Ebene zeigen, dass einige sehr unauffällige Oberflächenmerkmale tatsächlich tieferen und größeren unterirdischen Hohlräumen entsprechen könnten.
Die Suche nach diesen versteckten Höhlen ist nicht nur von wissenschaftlicher Bedeutung, sondern auch von praktischem Wert. Gebiete mit großen unterirdischen Hohlräumen können beim Bau von Gebäuden, Straßen, Tunneln und Abwasserkanälen mit geologischen Stabilitätsproblemen konfrontiert sein. Die Kenntnis der Lage unterirdischer Hohlräume kann Ingenieuren dabei helfen, potenzielle Risiken im Voraus zu erkennen.
Höhlen sind auch für die unterirdischen Wasserressourcen von großer Bedeutung. Typische Karstlandschaften machen etwa 15 % der eisfreien Landfläche der Welt aus, und die mit diesen geologischen Strukturen verbundenen Grundwasserressourcen stellen Wasserquellen für etwa 10 bis 25 % der Weltbevölkerung dar. Daher ist die genaue Lokalisierung unterirdischer Höhlen und Grundwasserkanäle auch für den Schutz und die Bewirtschaftung der Wasserressourcen von großer Bedeutung.
Darüber hinaus sind Höhlen wichtige natürliche Archive für die Erforschung vergangener Umwelten. Da das Innere der Höhle relativ geschlossen ist und weniger von Oberflächenverwitterung und Erosion betroffen ist, können Sedimente, Mineralien und andere Materialien über einen langen Zeitraum erhalten bleiben und so vergangene Klima-, Umwelt- und Ökosystemveränderungen aufgezeichnet werden.
Einige Höhlen beherbergen sogar höchst einzigartige Lebensgemeinschaften. Die über einen langen Zeitraum von der Oberfläche isolierte Umgebung kann die unabhängige Entwicklung von Organismen über einen langen Zeitraum hinweg fördern und viele spezielle Arten bilden, die an Dunkelheit, Nahrungsmangel und extreme Umgebungen angepasst sind. Diese unterirdischen Ökosysteme gehören nach wie vor zu den am wenigsten untersuchten biologischen Umgebungen der Erde.
Um diese Ökosysteme zu untersuchen, muss man jedoch zunächst wissen, wo sich die Höhlen befinden. Neue Forschungen zur Nullarbor-Ebene liefern einen neuen Hinweis zum Auffinden dieser versteckten Strukturen: Wissenschaftler müssen nicht unbedingt zuerst den Eingang der Höhle finden, sondern können mit sehr schwachen, sogar ignorierten, vergangenen Landformveränderungen an der Oberfläche beginnen, um abzuleiten, ob es unter der Erde Höhlen gibt.
Die Forscher glauben, dass der Ansatz Auswirkungen weit über Australien hinaus haben könnte. Denn Höhlen gibt es nicht nur auf der Erde, sondern können auch auf anderen Himmelskörpern entstehen.
Vor allem auf dem Mars haben Wissenschaftler durch Orbiter und andere Erkundungsmissionen eine große Anzahl vermuteter unterirdischer Höhlen, Lavaröhren und Strukturen entdeckt, die unterirdischen Hohlräumen ähneln. Der Mars hat mittlerweile den aktiven Wasserkreislauf wie die Erde verloren, aber frühere Wasseraktivitäten und vulkanische Aktivitäten könnten unter der Erde komplexe Hohlräume geschaffen haben.
Unterirdische Höhlen sind für Astrobiologen interessant, weil sie eine relativ stabile Umgebung bieten. Die Oberfläche des Mars ist seit langem starker kosmischer Strahlung, Sonnenstrahlung und extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt, und unterirdische Höhlen können die oberen Gesteinsschichten als natürliche Barrieren nutzen. Daher könnten sie theoretisch besser geeignet sein als die Marsoberfläche, organisches Material zu konservieren und sogar mikrobiellem Leben Schutz zu bieten.
Das bedeutet auch, dass unterirdische Höhlen zu einem wichtigen Entdeckungsziel werden könnten, wenn Menschen in Zukunft auf dem Mars nach Lebenszeichen suchen wollen. Selbst wenn in diesen Höhlen letztendlich kein Leben gefunden wird, könnten sie als potenzielle Stützpunkte für künftige bemannte Missionen zum Mars dienen und Astronauten einen natürlichen Strahlungsschutz und eine relativ stabile Umgebung bieten.
Die Nullarbor-Ebene bietet zufällig eine sehr wertvolle „Simulationsszene“ der Erde. Die Oberfläche ist hier trocken und stabil und die unterirdischen Höhlen waren lange Zeit unter der relativ flachen Landschaft verborgen. Es ähnelt einigen Gebieten auf dem Mars, in denen es an moderner Wasserzirkulation mangelt und die weniger Oberflächenveränderungen aufweisen.
Die Forscher glauben daher, dass, wenn tiefe Höhlen durch schwache Rillen auf der Oberfläche in der Nullarbor-Ebene genau lokalisiert werden können, ähnliche Methoden in Zukunft zur Analyse von Oberflächendaten auf anderen Planeten verwendet werden können. Für den Mars konnten umlaufende Sonden hochpräzise digitale Geländemodelle gewinnen. Wenn Wissenschaftler anhand dieser Daten ähnliche „Fingerabdrücke“ an der Oberfläche identifizieren können, könnte es möglich sein, unterirdische Höhlen weiter zu lokalisieren.
Es ist derzeit unklar, wie viele unentdeckte Höhlensysteme die Nullarbor-Ebene verbirgt, geschweige denn, ob es auf anderen Planeten unterirdische Strukturen mit ähnlichen Oberflächenmerkmalen gibt. Das Forschungsteam glaubt jedoch, dass diese Entdeckung zeigt, dass einige scheinbar einfache, flache und sogar vertraute Landformen möglicherweise immer noch eine riesige Welt unter der Erde verbergen.
Relevante Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Communications Earth & Environment veröffentlicht. Forscher wiesen darauf hin, dass die Idee, unterirdische Höhlen von der Oberfläche aus zu finden, nicht nur den Menschen dabei helfen kann, die Erde neu zu verstehen, sondern auch neue geologische Werkzeuge für die zukünftige Erforschung anderer Himmelskörper wie des Mars liefern könnte. Bei Höhlen, die keine offensichtlichen Eingänge, aber möglicherweise große unterirdische Räume haben, liegt der eigentliche Eingang möglicherweise nicht an der Oberfläche, sondern ist unter flachen Gräben verborgen, die fast unauffällig sind.
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