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Ozeane im Erdmantel#

Amerikanische Forscher wollen das größte Wasserreservoir des Planeten aufgespürt haben.#


Mit freundlicher Genehmigung übernommen aus der Wiener Zeitung (Sa./So., 14./15. Juni 2014)

Von

Heiner Boberski


Bläulicher Kristall des wasserhaltigen Minerals Ringwoodit
Bläulicher Kristall des wasserhaltigen Minerals Ringwoodit in der Diamant-Presse.
© Jacobsen/Northw. Univ.

Evanston. Tief unter den Vereinigten Staaten von Amerika existieren große, mit Ozeanen vergleichbare Wasservorkommen. Zu dieser Erkenntnis sind US-amerikanische Forscher gelangt. Das Wasser hat freilich nicht die bekannte flüssige Form, sondern seine Bestandteile sind tief im Gestein des Erdmantels gebunden. Damit könnte das größte Wasserreservoir des Planeten entdeckt worden sein.

Was unseren "blauen Planeten" bewohnbar macht, ist das Vorkommen von flüssigem Wasser an der Oberfläche. Experten bemühen sich schon lange herauszufinden, wie viel Wasser wohl zwischen der Erdoberfläche und Reservoirs im Inneren durch die Plattentektonik zirkuliert. Der Geophysiker Steve Jacobsen von der Northwestern University in Evanston und der Seismologe Brandon Schmandt von der University of New Mexico in Albuquerque haben nun als Erstautoren in "Science" eine Studie publiziert, die große Fortschritte auf diesem Gebiet anzeigt.

Wasserkreislauf bis weit ins Innere der Erde#

"Geologische Prozesse auf der Erdoberfläche wie Erdbeben oder Vulkanausbrüche sind ein Ausdruck dessen, was unsichtbar für uns im Inneren der Erde passiert", erklärt Jacobsen. "Ich denke, wir sehen letztlich ein Zeugnis für einen Wasserkreislauf durch die ganze Erde. Dies hilft, die Unmenge an flüssigem Wasser auf der Oberfläche unseres bewohnbaren Planeten zu erklären. Dieses fehlende Tiefwasser haben Wissenschafter seit Jahrzehnten gesucht." Der Kreislauf besteht darin, dass das Wasserreservoir in der Tiefe durch abtauchendes Gestein von der Oberfläche gespeist wird und seinerseits Wasser abgibt, wenn das Gestein im Laufe von Millionen Jahren wieder an die Oberfläche gelangt. Im März 2014 wies eine Studie erstmals darauf hin, es könnte im Erdmantel große Mengen Wasser geben. Als Indiz dafür diente ein winziges Körnchen des Minerals Ringwoodit, das einst von einem Vulkan aus der Tiefe an die Oberfläche befördert worden war. Das Ringwoodit enthielt 1,5 Gewichtsprozent Wasser, gebunden als Hydroxyl-Molekül. Da dieses Mineral in der Übergangszone vom oberen zum unteren Erdmantel in 410 bis 660 Kilometer Tiefe in größerer Menge vorkommt, könnte dies bedeuten, dass der Erdmantel dort sehr viel wasserreicher ist als angenommen. Drei Mal so viel Wasser wie in allen Weltmeeren zusammen könnte dort gespeichert sein. "Aber ob diese Ringwoodit-Probe tatsächlich repräsentativ für das Erdinnere stand oder nicht, war nicht bekannt", sagte Jacobsen.

Der Nachweis gelang durch Beobachtungen an im Labor hergestelltem hydratisiertem Ringwoodit. Jacobsen und sein Team simulierten die Bedingungen in der Überganszone des Erdmantels: Sie setzten das Mineral mit Hilfe einer Diamantpresse hohem Druck und Temperaturen von 1600 Grad Celsius aus. Dabei wandelte sich nicht nur das Ringwoodit in andere Mineralformen um, auf dem winzigen Mineralbröckchen bildeten sich auch Zonen, in denen das Mineral geschmolzen war. Dieses sogenannte Dehydrations-Schmelzen wird, so die Forscher, durch das im Ringwoodit gebundene Wasser bewirkt. Ohne Wasser tritt diese Form des Schmelzens nicht auf.

Genau dieses Dehydrations-Schmelzen konnten die Forscher nun auch im Erdmantel nachweisen, und zwar mit Hilfe des USArray, eines dichten Netzwerks von mehr als 2000 über die USA verteilten Seismometern. Breiten sich Erdbebenwellen durch das Erdinnere aus, so werden sie durch verschiedene Gesteinsarten, aber auch festes und geschmolzenes Gestein auf ganz bestimmte Weise verändert. Das Seismometer-Netz fängt diese veränderten Wellen auf und erlaubt so eine Art Röntgenblick in den Erdmantel. Und dieser enthüllte tatsächlich ein Schmelzen des Gesteins in 660 Kilometer Tiefe, und damit an der Unterkante der Übergangszone im Erdmantel.

Wiener Zeitung, Sa./So., 14./15. Juni 2014