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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Ozeane und Meere im Erdinneren? |
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Das unter der Erdkruste vermutete Wasservorkommen soll demnach fünf Mal so groß sein wie jenes der Meere und Ozeane, berichten Motohiko Murakami vom Tokyo Instiute of Technology in Japan und Kollegen in der aktuellen Ausgabe des "Science Magazine".
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Kostenpflichtiger Artikel in "Science Magazine": Water in Earth's Lower Mantle. Science, 295, 1885-1887, (2002). |
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 Artikel in "Science" |
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Wasser im Gestein gespeichert |
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Tausend Kilometer unter der Erdoberfläche soll heißes Gestein das Wasser speichern, meinen Murakami und Kollegen. Da nur wenige Proben aus dieser Tiefe greifbar sind, dienen hauptsächlich Experimente als Informationsquellen.
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So simulierten die Wissenschaftler in einem Laborversuch jene Bedingungen wie sie im unteren Erdmantel vorherrschen und untersuchten dabei drei für diese Schicht typischen Mineralien: ein magnesium- und ein kalziumhältiges Perowskit sowie ein Magnesiowustit, (Mischung aus Magnesium-Eisen-Oxiden).
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Verblüffendes Ergebniss |
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Dabei kamen sie zu dem verblüffenden Ergebnis, dass die Mineralien im unteren Erdmantel zehn Mal so viel Wasser speichern können als das Gestein der höher gelegenen Schicht, der Übergangszone.
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Erdmantel und die Übergangszone
Der zwischen Erdkern und dünner Erdkruste gelegene Erdmantel bildet das volumenmäßig größte Reservoir des Erdkörpers. Hier werden die dynamischen Kräfte des tiefen Erdinneren in Plattenbewegungen umgesetzt, und hier entstehen große Mengen an Magmen. In zirka 400 Kilometer Tiefe liegt eine Diskontinuität, welche die Untergrenze des oberen Erdmantels definiert. Eine zweite Diskontinuität in ungefähr 660 km Tiefe definiert die Obergrenze des unteren Erdmantels. Der Bereich zwischen 400 und 650 Kilometer Tiefe heißt Übergangszone. |
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Schematischer Schnitt der Erde |
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Wassermenge bislang unstritten |
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Diese Ergebnisse würden die Debatte, wie viel Wasser im Erdmantel eingeschlossen sein könnte, vorantreiben, kommentiert der Geologe Bernard Wood von der University of Bristol, Großbritannien.
Bereits frühere Untersuchungen ließen große Wassermengen in der Übergangszone - durchaus vergleichbar mit jenen der Ozeane - vermuten. Allerdings konnte eine ähnliche, vor zwei Jahren durchgeführte Studie keine entsprechenden Hinweise liefern. Die Wassermengen würden nicht ausreichen, um von Ozeanen zu sprechen.
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71 Prozent Meerwasser
Das gesamte Wasservorkommen der Erde wird auf 1,4 Milliarden Kubikkilometer geschätzt; die Ozeane bedecken 71 Prozent der Erdoberfläche. |
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Wasserstoff nachgewiesen |
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Nun gelang es aber Markami und Kollegen mit Hilfe von Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) Wasserstoff in den untersuchten Mineralien zu finden. Dieser Umstand lässt auf eingeschlossenes Wasser schließen.
Die in 650 und 2.900 Kilometer Tiefe gelegenen, heißen und komprimierten Mineralien, die den eisenhältigen Erdkern umgeben könnten laut Markami Wasser bis zu 0,2 Prozent ihres eigenen Gewichts enthalten - und somit genügend Wassermengen speichen, um von Ozeanen sprechen zu können.
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Auf Grund der Annahme, dass der Wasserstoff vom eingeschlossenen Wasser stammt, sind nun neue Schlüsse hinsichtlich der Entstehung der Erde und der tektonischen Bewegungen möglich.
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Wasser senkt Schmelzpunkt ... |
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Da Wasser den Schmelzpunkt von Gestein im Erdmantel senken würde und damit seine Zähflüssigkeit anstiege, könnte der Erdmantel über Millionen von Jahren zu einer Art brodelnden Suppe werden.
Das Brodeln wiederum führt zur Bewegung der tektonischen Platten und ist verantwortlich für die chemischen Zusammensetzung des Planeten. Fest steht jedenfalls, dass ein zähflüssigerer Erdmantel stärker brodeln würde.
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... und beeinflusst tektonische Bewegungen |
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Auf diese Weise könnten die wasserhältigen Mineralien einen Einfluss auf die Abwärtsbewegungen der tektonischen Platten - ins Erdinnere - haben.
Denn während die Platten absteigen, werden sie heißer und komprimierter. In der Folge kommt es zur Wasserabgabe, wodurch der sie umgebende Mantel aufgeweicht und ihr Vordringen erleichtert wird.
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01.01.2010 |
