Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein alter Ozean im Erdinnern

05.04.2016

Geowissenschaftler weisen Wasser aus der frühen Erdgeschichte in Mantelgesteinen nach

Seit Jahrzehnten diskutieren Geologen die geodynamischen Prozesse, die die frühe Erdgeschichte geprägt haben. Ein internationales Team von Wissenschaftlern aus Frankreich, Deutschland und Russland, unter Beteiligung von Geochemikern des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und der Christian-Albrechts Universität zu Kiel, konnten nun durch die Analyse winziger Proben vulkanischen Glases aus Kanada nachweisen, dass es seit mindestens 2.7 Milliarden Jahren schon wasserhaltiges Material im tiefen Erdmantel gibt. Die Studie erschien am 31. März in der internationalen Fachzeitschrift Nature.


Einfluss einer Schmelze in Olivin aus Komatiit, dass auf 1,500 Grad Celsius erhitzt wurde, um Glas zu erzeugen. Dieses Glas enthält einen signifikanten Anteil an Wasser aus dem tieferen Erdmantel.

A. Sobolev


Schematische Abbildung der Bildung von Komatiit aus Erdmantelgestein

A. Sobolev

Wasser ist für die Entwicklung der Erde und des Lebens auf unserem Planeten von besonderer Bedeutung. Die Existenz von Wasser ist deshalb bei der Erforschung anderer Planeten und möglichen extra-terrestrischen Lebens von hoher Relevanz. Geowissenschaftler interessiert in diesem Zusammenhang insbesondere, wie sich die Erde in den frühen Stadien ihrer Geschichte entwickelt hat.

Geochemische Analysen von Gesteinen aus dieser Zeit sind hierbei von zentraler Bedeutung. Einem internationalen Wissenschaftlerteam ist nun erstmals der Nachweis der Existenz eines sehr alten Wasserreservoir im tieferen Erdmantel gelungen, dessen Masse mit der der Weltozeane vergleichbar ist.


„Es handelt sich hier jedoch nicht um flüssiges Wasser, wie es sich Jules Verne in seinem Buch ‚Reise zum Mittelpunkt der Erde’ im Jahre 1864 vorstellte“, erläutert Dr. Maxim Portnyagin vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, einer der Ko-Autoren der Studie, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature erschienen ist. „Das Wasser ist in Gesteinen des Erdmantels gebunden“, so Portnyagin weiter.

Das internationale Forscherteam widmete sich Proben aus der Erdfrühgeschichte, die fast drei Milliarden Jahre alt sind. Die Gesteinsproben vulkanischen Ursprungs stammen aus dem Abitibi Gürtel im nordöstlichen Teil Kanadas.

„Wir haben winzige, nur 30 tausendstel Millimeter große Glaseinschlüsse in Olivinen untersucht, die in sogenannten archaischen Komatiiten vorkommen“, erläutert Dr. Dieter Garbe-Schönberg vom Institut für Geowissenschaften der Christian-Albrechts Universität zu Kiel, ebenfalls Ko-Autor der Studie.

„Darin wurden erstmals den Wassergehalt und verschiedene leichtflüchtige Spurenelemente (Rb, Ba, Cl, Pb, Sr, usw.) gemessen“, so Garbe-Schönberg weiter. Aus den Daten konnten die Forscher die ursprüngliche Zusammensetzung des Magmas und seine Kristallisationstemperatur bestimmen und damit Rückschlüsse auf seine Entstehung ziehen.

„Aufgrund unser Befunde können sich die Gesteine nicht durch einen Subduktionsprozess gebildet haben. Wir vermuten stattdessen, dass sich das Magma im tiefen Mantel gebildet hat und das Wasser und andere flüchtige Komponenten beim Aufstieg des Materials an der Übergangszone zwischen oberem und unteren Mantel eingeführt wurde“, ergänzt Dr. Portnyagin.


Mit Hilfe ihrer detaillierten Analysen konnten die Forscher zum einen die Existenz von Wasser in einem frühen Entwicklungsstadium der Erde nachweisen. Das Wasser könnte sich damals durch die Subduktion von wasserhaltigen Erdplatten angesammelt haben, das bis in die Übergangszone zwischen dem oberen und dem unteren Mantel vorgedrungen ist. Aus Sicht der Forscher kann zum anderen geschlossen werden, dass heute kein Wasser aus der Übergangszone aufgenommen werden kann, da heute die Temperatur des transferierten Mantelmaterials geringer als vor knapp drei Milliarden Jahren ist.

Originalarbeit:
Sobolev A., E. Asafov, A. Gurenko, N.T. Arndt, V.G. Batanova, M. Portnyagin, S. Krasheninnikov, D. Garbe-Schönberg, 2016: Komatiites reveal an Archean hydrous deep-mantle reservoir. Nature 531, 628–632, doi:10.1038/nature17152

Ansprechpartner:
Dr. Andreas Villwock (GEOMAR, Kommunikation & Medien), Tel.: 0431 600-2802, presse@geomar.de

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

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

nachricht Wetteranomalien verstärken Meereisschwund
16.01.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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

Elektrische Felder steuern Nano-Maschinen 100.000-mal schneller als herkömmliche Methoden

19.01.2018 | Energie und Elektrotechnik

Wie Pflanzen Licht sehen

19.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten