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 Open Science auf offener See
19.01.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Bisher älteste bekannte Sauerstoffoase entdeckt
18.01.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie