Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Meere im Innern der Erde?

05.04.2005


Wasser aus Steinen zu holen, ist eine Vorstellung, die etwas Märchenhaftes an sich hat: vom Zauberstab berührt, öffnet sich der Fels und gibt das kühle Nass frei. Ganz so wundersam sieht die Welt in den Augen von Geologen nicht aus; dennoch liefern ihre Entdeckungen Grund genug zur Verwunderung. Scheinbar „trockene“ Gesteine könnten demnach große Wasservorräte bergen, und zwar am meisten dort, wo Fachleute bis vor kurzem am wenigsten vermuteten: in den Tiefen des Erdmantels. Am Institut für Geologie und Mineralogie untersucht Prof. Dr. Esther Schmädicke die Wasserspeicherkapazität von Mineralen, die lange als extrem wasserarm galten.


Gestein (Peridotit) vom mittelatlantischen Rücken mit den Hauptmineralen Olivin und Pyroxen. Mikroskopische Aufnahme einer 25 mm dicken Gesteinsscheibe im Durchlicht bei gekreuzten Polarisatoren. Die Farben (Interferenzfarben) hängen von der Art des Minerals und dessen Orientierung ab. Die Bildbreite entspricht etwa 0,5 mm. Abbildung: Institut für Geologie und Mineralogie



Bisher ist man davon ausgegangen, daß im Erdmantel unterhalb von 100 bis 150 km Tiefe kein Wasser mehr vorhanden sein dürfte. Diese Annahme liegt nahe, weil Minerale, die als Wasserspeicher bekannt sind, dem mit dem Abstand von der Erdoberfläche wachsenden Druck nur begrenzt standhalten können. Selbst die wasserführenden Minerale mit der größten Druckstabilität, wie Amphibol und Phlogopit, zerfallen, sobald der Druck einen Wert von 30 bis 40 Kilobar übersteigt, wie es in der genannten Tiefe der Fall ist.

... mehr zu:
»Erdmantel »Gestein »Mineral »Pyroxen


Die gewaltige Kraft dieser „Presse“ wandelt Amphibol zum wasserfreien Pyroxen. Dabei wird Wasser abgegeben, was dazu führen kann, dass Gestein im Erdmantel schmilzt, also Magma entsteht. Der größte Teil des Erdmantels, der bis an die Grenze zum Erdkern in 2900 km Tiefe reicht, sollte demnach nahezu wasserfrei sein, da er nur aus Gesteinen mit „trockenen“ Mineralen wie Olivin und Pyroxen sowie deren Hochdruckäquivalenten besteht.

Hoher Druck schafft mehr Defekte

Nach neueren Erkenntnissen ist es allerdings möglich, dass die Gitter dieser Minerale als Fremdkörper Bausteine von Wasser enthalten, sogenannte Hydroxyldefekte, Gruppen aus je einem Sauerstoff- und Wasserstoff-Atom. Der Anteil der OH-Defekte bewegt sich zwischen 10 ppm, zehn Teilchen auf eine Million, und mehreren 100 ppm. Welche Faktoren den Einbau solcher Fehlstellen in ein Mineralgitter begünstigen, kann mit Hilfe von Experimenten geklärt werden.

Für solche „geheimen“ Wasservorräte gilt nicht, dass sie durch steigenden Druck aus dem Gestein vertrieben werden. Im Gegenteil deuten erste Ergebnisse der experimentellen Petrologie darauf hin, daß die OH-Aufnahmekapazität von Mineralen zunimmt, wenn der Druck wächst.

Das würde bedeuten, dass auch tiefere Bereiche des Erdmantels als Wasserspeicher fungieren können. Die Konzentrationen könnten dort um eine Größenordnung höher liegen, als sie bisher bei den Versuchen zu messen waren. Trotz der auch dann noch relativ geringen Anteile von Wasser im Gestein hätte der Erdmantel aufgrund seines Volumens die Kapazität, eine Wassermenge zu beherbergen, die die aller Ozeane bei weitem übersteigt.

Die Frage, ob die experimentell ermittelte Speicherkapazität auch den tatsächlichen Wassergehalten im Erdmantel entspricht, kann heute noch niemand beantworten. Zu einer Tiefe von mehr als 150 km vorzudringen, ist nicht möglich; der größte Teil des Erdmantels entzieht sich einer direkten Untersuchung.

Immerhin können aus vergleichsweise geringen Tiefen Fragmente des Erdmantels durch Laven an die Erdoberfläche transportiert werden. Darüber hinaus wurden an den mittelozeanischen Rücken Bereiche entdeckt, in denen die ozeanische Kruste stellenweise fehlt und die Gesteine des Erdmantels an der Oberfläche liegen. Analysiert man die Wassergehalte in solchen Proben, kann zumindest das Wasserreservoir des obersten Erdmantels abgeschätzt werden. Die Dichte der Hydroxyldefekte in Mantelmineralen dürfte die physikalischen Eigenschaften des Erdmantels, wie elektrische Leitfähigkeit oder Fließverhalten, erheblich beeinflussen und auch für Plattentektonik, Konvektion im Erdinnern, Wärmetransport und Magmatismus eine große Rolle spielen.

In Erlangen sollen Gesteine vom Mittelatlantischen Rücken (siehe Abbildung) analysiert werden, die im Rahmen des „Integrated Ocean Drilling Program“ (IODP) im Bereich 14-16º nördlicher Breite erbohrt wurden. Dieses Tiefseebohrprogramm, an dem Wissenschaftler aus über 20 Ländern beteiligt sind, dient der Erforschung von bislang unzugänglichen Bereichen des Meeresbodens.

Ute Missel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de/

Weitere Berichte zu: Erdmantel Gestein Mineral Pyroxen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

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

nachricht Zeppelin, Drohnen und Forschungsschiffe untersuchen Wattenmeer und Elbe
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik