Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie der Erdmantel immense Mengen Kohlenstoff speichert

25.07.2003


Es ist bekannt, dass im Erdmantel riesige Mengen Kohlenstoff gespeichert sind, viele Zehnerpotenzen mehr als in der Erdatmosphäre, den Ozeanen und der äußeren Erdkruste zusammengenommen. Wie der Kohlenstoff im Erdmantel gespeichert wird, war lange Zeit umstritten. Ihre Forschungsergebnisse zur Löslichkeit von Kohlenstoff in Mineralen des Erdmantels haben die Tübinger Wissenschaftler Prof. Hans Keppler und Syvatoslav Shcheka vom Institut für Geowissenschaften zusammen mit einem Wissenschaftler des Geoforschungszentrums Potsdam jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht (Nature, Band 424, Seiten 414-416, 24. Juli 2003). Die Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs.



Man findet häufig in Gesteinsbruchstücken, so genannten Xenolithen, die bei Vulkanausbrüchen aus dem Erdmantel an die Oberfläche transportiert wurden, winzige Einschlüsse mit Kohlendioxid. Daher rührte die Vorstellung, dass Kohlenstoff in Silikaten bei sehr hohem Druck lösbar sei. In Experimenten haben Hans Keppler und Syvatoslav Shcheka nachgewiesen, dass dies nicht der Fall ist. In Olivin, einem Silikatmineral und Hauptbestandteil des oberen Erdmantels, ist Kohlenstoff auch bei sehr hohem Druck nur in außerordentlich geringer Menge lösbar. Der größte Teil des Kohlenstoffs im Erdmantel muss daher in Form von Karbonaten vorliegen.



Kohlenstoff ist in bereits bestehende Kristalle des Magnesium-Eisen-Silikats Olivin kaum einzubringen. Die Tübinger Forscher haben daher im Experiment neue Olivinkristalle aus einer kohlenstoffgesättigten Karbonatschmelze bei sehr hohem Druck und hohen Temperaturen von 1200 Grad Celsius - ähnlich den Verhältnissen im Erdmantel - gezüchtet. Ausgangsstoffe waren Magnesium- und Siliciumoxid sowie Natriumkarbonat. Der in den Experimenten verwendete Kohlenstoff bestand aus dem in der Natur seltenen Isotop 13-C. Hierdurch konnten auch sehr kleine Konzentrationen von Kohlenstoff im Olivin noch gemessen werden, da mögliche Verunreinigungen sich vom tatsächlich in der Probe eingebauten Kohlenstoff durch ihre Isotopenzusammensetzung unterscheiden ließen.

Keppler und Shcheka folgern, dass ihre Untersuchungen aufschlussreich für die Erforschung der Dynamik des globalen Kohlenstoffkreislaufes sind - der durch den globalen Anstieg der Kohlendioxidwerte durch menschliche Einflüsse in der Diskussion ist. Wenn der Kohlenstoff des Erdmantels in Olivin gelöst wäre, könnte er bei normalen Schmelzprozessen in der Erde nicht so leicht an die Oberfläche gelangen. So scheint es beim Wasserstoff zu sein: Da es kaum einen Austausch zwischen dem Erdmantel und dem Wasser auf der Erdoberfläche gibt, hat sich das Volumen der Ozeane über die vergangenen drei Milliarden Jahre kaum geändert. Anders ist es beim Kohlenstoff, von dem bekannt ist, dass er leicht mobilisiert werden kann, wenn er in Form von Karbonaten vorliegt. Schwere Vulkanausbrüche, die einen Karbonat-haltigen Speicher im Erdmantel berühren, könnten daher schnell riesige Mengen Kohlendioxid in die Erdatmosphäre transportieren. In der Erdgeschichte gibt es zahlreiche globale Aussterbeereignisse, die praktisch genau zeitgleich sind mit gigantischen Flutbasalteruptionen. Hierher gehört beispielsweise das Aussterbeereignis am Ende des Erdaltertums vor etwa 250 Millionen Jahren, welches genau zur gleichen Zeit erfolgte wie die Eruption der Sibirischen Flutbasalte. Zumindest für das etwas schwächeren Aussterbeereignis an der Trias-Jura-Grenze von etwa 200 Millionen Jahren gibt es direkte Hinweise auf einen schlagartigen Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxidgehaltes aus Untersuchungen an fossilen Pflanzen.


Nähere Informationen:

Prof. Hans Keppler
Institut für Geowissenschaften
Arbeitsbereich Mineralogie und Geodynamik
Wilhelmstraße 56
72074 Tübingen
Tel. 07071 - 2972648
Fax 07071 - 293060
E-Mail: hans.keppler@uni-tuebingen.de

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/geo/ifg/index.html

Weitere Berichte zu: Erdmantel Kohlendioxid Kohlenstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät
21.09.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie