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Ozean in der Erdkruste? Forschende machen gigantische Entdeckung

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Von: Karolin Schäfer

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Der Aufbau der Erde: In der Übergangszone (transition zone) wurden erhebliche Mengen an Wasser gefunden.
Der Aufbau der Erde: In der Übergangszone (transition zone) wurden erhebliche Mengen an Wasser gefunden. © imago

Forschende entdecken, dass sich in der Übergangszone zwischen dem oberen und unteren Erdmantel riesige Wassermengen befinden – deutlich mehr als in den Ozeanen.

Kassel – Was bereits seit langem vermutet wird, ist jetzt gewiss. Auf der Erde gibt es deutlich mehr Wasser, als bislang angenommen.

Die Wassermassen befinden sich allerdings nicht im Ozean, sondern in der sogenannten Übergangszone (transition zone) zwischen dem oberen und unteren Erdmantel. Dies ist das Ergebnis einer internationalen Studie, an der auch Forschende des Instituts für Geowissenschaften der Goethe-Universität Frankfurt beteiligt waren.

Ozean in Erdkruste? Gestein kann riesige Wassermengen aufnehmen

Die Übergangszone, die den oberen und den unteren Erdmantel voneinander trennt, befindet sich zwischen 410 und 660 Kilometern Tiefe. Der dort vorherrschende Druck sorgt dafür, dass sich die Kristallstruktur des Minerals Olivin, das rund 70 Prozent des oberen Erdmantels ausmacht, ändert, heißt es weiter. Bei etwa 410 Kilometern Tiefe wandelt sich das Mineral zu Wadsleyit, in 520 Kilometern zu Rindwoodit und hat damit eine noch dichtere Struktur.

Grenzschicht zwischen oberem und unterem Erdmantel
Tiefe410 und 660 Kilometer
Druckbis zu 23.000 bar
Quelle: Goethe-Universität Frankfurt

Die Minerale Wadsleyit und Ringwoodit können, anders als Olivin, große Wassermengen speichern. Dadurch wäre die Übergangszone theoretisch in der Lage, das Sechsfache der Wassermenge der Ozeane aufzunehmen, teilte die Universität mit. Im Erdinneren ist das Wasser aber nicht wie üblich in flüssiger Form zu finden, sondern eingeschlossen in Gestein. Das wasserhaltige Gestein tropfe nicht und fühle sich auch nicht feucht an, betonte der Professor.

Ozean-Wasser gelangt durch Abtauchen der Platten in Erdkruste

Bekannt war bisher, dass Erdplatten durch die Plattentektonik immer wieder in die Übergangszone abtauchen. „Mit den abtauchenden Platten werden auch Tiefseesedimente huckepack mit ins Erdinnere transportiert. Diese Sedimente können große Mengen Wasser und CO2 speichern“, erklärte Frank Brenker von der Universität in einer Mitteilung. „Wie viel davon aber in Form von stabileren, wasserhaltigen Mineralen und Karbonaten die Übergangszone erreicht, war bisher unklar. Und damit auch, ob dort tatsächlich große Mengen an Wasser gespeichert sind.”

In der Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel entdeckten Forschende große Wassermengen, die im Gestein gebunden sind.
In der Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel entdeckten Forschende große Wassermengen, die im Gestein gebunden sind. © Christina Falkenberg/imago

Die Studie des deutsch-italienisch-amerikanischen Forschungsteams lieferte nun die Antwort. Dafür wurde ein 1,5 Zentimeter großer Diamant aus Botswana analysiert. Dieser sei in 660 Kilometern Tiefe entstanden und habe zahlreiche Wassereinschlüsse aufgewiesen. Die chemische Zusammensetzung habe zudem gezeigt, dass der Diamant aus einem normalen Stück Erdmantel stamme. „Wir haben mit dieser Studie nachgewiesen, dass die Übergangszone kein trockener Schwamm ist, sondern erhebliche Mengen Wasser speichert“, sagt Brenker.

Studie: Wassermengen sorgen für dynamischen Erdmantel

Durch den hohen Wassergehalt wird der Erdmantel dynamischer. Sogenannte Mantel-Plumes, aufsteigende Ströme heißen Gesteins aus dem tieferen Erdmantel, schmelzen bereits in der Übergangszone und nicht erst kurz vor der Erdoberfläche.

Demzufolge wird die Übergangszone, „sonst eigentlich eine Barriere für die Dynamik, (...) plötzlich zum Antrieb im globalen Stoffkreislauf.“ Das bedeutet, eine stärkere Bewegung der Erdplatten, die dann wiederum in die Übergangszone abtauchen können. (kas)

Flüssiges Wasser soll einer Studie zufolge zumindest auf dem Mars entdeckt worden sein. Forschende finden Hinweise darauf, dass es auf dem Mars einen unterirdischen See gibt.

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