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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Warum es nur auf der Erde Plattentektonik gibt |
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| | | Forscher haben eine Erklärung dafür gewonnen, warum Plattentektonik nur auf der Erde existiert: Mars und Venus sind "zu trocken" - sie enthalten zu wenig Wasser für die Bildung einer weichen "Asthenosphäre". |
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Diese ist Teil des oberen Erdmantels. Durch ihr Fehlen auf Mars und Jupiter ist eine wesentliche Bedingung für die Plattentektonik nicht vorhanden.
Das Erklärungsmodell der Forscher um Hans Keppler vom Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth basiert auf Hochdruckexperimenten.
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Der Artikel "Water solubility in aluminous orthopyroxene and the origin of Earth's asthenosphere" ist in der Fachzeitschrift "Science" (Bd. 315, Nr. 5810, S. 364, 19. Jänner 2007) erschienen. |
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 Abstract |
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Plattentektonik - eine Ausnahmeerscheinung |
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Ereignisse wie das Erdbeben vor Sumatra vor drei Jahren sind ein Resultat der Plattentektonik: Auf der Erde kann sich die dünne Kruste in Form starrer Platten verschieben.
Die Reibung an Plattengrenzen ist die Hauptursache schwerer Erdbeben. Die Erde ist damit ein Sonderfall im Sonnensystem - auf keinem anderen Planeten gibt es ein vergleichbares Phänomen, schreiben die Wissenschaftler in einer Aussendung.
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Konvektionen im Mantel als Motor |
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Plattentektonik wird letztlich angetrieben durch langsame Bewegungen im Erdmantel unterhalb der Erdkruste. Diese Konvektion des Mantels lässt sich in Computer-Modellen simulieren.
Alle Modellrechnungen zeigen, dass es sehr schwer ist, etwas Ähnliches wie Plattentektonik zu erzeugen. Eine entscheidende Rolle scheint hier die Asthenosphäre zu spielen, eine Zone geringer Festigkeit im Gestein, auf der die Platten der Erdkruste sich relativ leicht verschieben können.
Bisher hat aber niemand wirklich verstanden, warum es auf der Erde eine Asthenosphäre gibt.
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Wasser in Asthenosphäre |
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Die Erde ist der Planet des Wassers. Spuren von Wasser sind auch im Erdinneren vorhanden und beeinflussen dort viele Prozesse.
Wasser kann beispielsweise den Schmelzpunkt von Gesteinen drastisch herabsetzen. Daher können bereits Spuren von Wasser zu Schmelzbildung führen. Sobald Schmelze in einem Gestein vorhanden ist, wird es sehr viel weicher und leichter verformbar.
Es wurde daher schon seit langem vermutet, dass die Asthenosphäre eine Zone im Erdmantel ist, in der geringe Mengen von Schmelze vorhanden sind. Aber warum? Die Temperaturen in der Asthenosphäre sind nicht ungewöhnlich hoch und auch der Wassergehalt ist dort wahrscheinlich nicht höher als im übrigen Mantel.
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Schmelzbildung |
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Die Wissenschaftler um Keppler entdeckten nun in Hochdruckexperimenten: Die Fähigkeit der Erdmantel-Minerale Wasser zu lösen ist in der Asthenosphäre besonders klein, die Wasserlöslichkeit in den Mineralen hat dort ein Minimum.
Daher kann das Wasser unterhalb und oberhalb der Asthenosphäre vollständig in festen Mineralen gelöst werden, während im Tiefenbereich der Asthenosphäre nicht alles Wasser von den Mineralen gelöst wird, sondern ein Teil des Wassers eine Schmelze bildet.
Diese Schmelze verringert die Festigkeit des Gesteins und sorgt damit dafür, dass sich die Platten der Erdkruste mitsamt den Kontinenten auf der Asthenosphäre leicht bewegen können. Selbst Details wie die unterschiedliche Tiefenlage der Asthenosphäre unter Kontinenten und Ozeanen lassen sich mit dem neuen Modell korrekt vorhersagen.
Das Modell erklärt damit auch erstmals, warum Plattentektonik nur auf der Erde existiert. Mars und Venus sind "zu trocken" - sie enthalten zu wenig Wasser für die Bildung einer weichen Asthenosphäre.
[science.ORF.at/IDW, 23.1.07]
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01.01.2010 |
