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 Weniger Sauerstoff in allen Meeren
16.02.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Wie viel Biomasse wächst in der Savanne?
16.02.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit den Betriebsräten Sozialpläne

21.02.2017 | Unternehmensmeldung

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten