Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rätsel im Bauch der Erde bleibt ungelöst

04.12.2009
Professor Irifune forschte mit Bayreuther Wissenschaftlern über Bindungen des Eisens im unteren Erdmantel

Gemeinsame Forschungsarbeiten Bayreuther und japanischer Wissenschaftler widerlegen die Annahme, dass Elektronenübergänge im Eisen und damit verbundene Elementverteilung für die abrupten Diskontinuitäten im unteren Erdmantel verantwortlich sind. Die Ursache für die Diskontinuitäten bleibt damit weiterhin ein Rätsel. Diese Entdeckung haben die Forscher jetzt im Wissenschafts-Journal Science veröffentlicht.

Professor Tetsuo Irifune von der Ehime-Universität in Matsuyama/Japan (Bild) ist im Rahmen eines Forschungsaufenthalts am Bayerischen Geoinstitut dieser Fragestellung nachgegangen. Ermöglicht wurden die Forschungsarbeiten durch die Alexander von Humboldt-Stiftung, die Irifune mit dem Humboldt-Preis auszeichnete. Irifune wendete eine neue Hochdruck-Methodik an, bei der gesinterte Diamanten als Druckstempel in einer großvolumigen Presse eingesetzt wurden. Damit stieß er in Druckbereiche bis 47 GPa (470.000- facher Atmosphärendruck) vor. Dies entspricht den Bedingungen, die in etwa in der Mitte des unteren Erdmantels vorliegen. Irifune und seine Kollegen haben gezeigt, dass Eisen bei steigendem Druck zuerst Silikat-Perowskit bevorzugt, sich bei höheren Drücken jedoch überwiegend an Ferro-Periklas anreichert. Dieser Wechsel im Verteilungsverhalten wird durch Übergänge in der Elektronenstruktur verursacht. Derartige Elektronenübergänge sind in früheren Untersuchungen als Ursache für die kleineren Diskontinuitäten im unteren Erdmantel angeführt worden.

Um die Auswirkung der Eisenverteilung auf Dichteänderungen im unteren Mantel zu erfassen, bestimmten Irifune und seine Bayreuther Kollegen das Volumen von jedem untersuchten Mineral unter den Druck- und Temperaturbedingungen des unteren Erdmantels. Überraschenderweise konnten die Forscher keine, den Wechseln im Elektronenzustand entsprechenden, abrupten Dichteveränderungen registrieren, was sie auf Kompensationseffekte innerhalb der Mineralgemische im unteren Mantel zurückführen. Somit müssen Geophysiker nach anderen möglichen Ursachen für kleine Diskontinuitäten im unteren Erdmantel suchen.

Die erzielten Ergebnisse gelten für den oberen Bereich des unteren Mantels mit den Druck- und Temperaturbedingungen, die experimentell erreicht werden konnten. Es bleibt die Frage offen, wie sich das Eisen in noch größerer Tiefe in der Erde verhält. Weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet wird das neue Kooperationsabkommen zwischen dem Bayerischen Geoinstitut und dem Geodynamic Research Center der Ehime-Universität ermöglichen, das den gegenseitigen Austausch von Studenten und Wissenschaftlern vorsieht, um gemeinsame Forschungsprojekte verstärkt durchzuführen.

Hintergrund:
Das Erdinnere ist zum weitaus größten Teil für Untersuchungen nicht direkt zugänglich und nur wenige seiner physikalischen Eigenschaften lassen sich unmittelbar messen. Eine dieser Eigenschaften ist die Dichte, die Forscher aus der Analyse von Erdbebenwellen (Seismik) erhalten. Da sich die Dichte an Grenzschichten (so genannte Diskontinuitäten) abrupt ändert, liefern Messungen von Erdbebenwellengeschwindigkeiten wichtige Erkenntnisse über den Schalenaufbau des Erdinnern. So liegen im unteren Erdmantel, der mehr als 50 Prozent des gesamten Erdvolumens ausmacht, kleinere Diskontinuitäten vor, die aufgrund von geophysikalischen Messdaten nicht erklärt werden können. Um die Ursachen für Diskontinuitäten zu ergründen, werden die Eigenschaften der betreffenden Minerale des Erdmantels im Labor unter den Druck- und Temperaturbedingungen des Erdinneren bestimmt. Die Resultate können dann mit den geophysikalischen Daten verglichen werden, um die Gültigkeit aufgestellter Modelle zu überprüfen. Eisen ist das schwerste der in der Erde häufig vorhandenen Elemente. Jeder Prozess, der sich auf die Eisenverteilung zwischen den Mineralen des Erdmantels auswirkt, kann auch Dichteänderungen im Erdkörper verursachen. Untersuchungen zur Eisenverteilung im unteren Erdmantel haben sich auf die zwei hier dominant auftretenden Minerale Eisen-Magnesium-Silikat-Perowskit („Silikat- Perowskit“) und Eisen-Magnesium-Oxid („Ferro-Periklas“) konzentriert. Vorausgegangene Versuche haben aber keine eindeutigen Hinweise auf die Verteilung von Eisen zwischen Ferro-Periklas und Silikat-Perowskit geliefert, so dass der Einfluss der Elementverteilung auf die exakte Dichte und Dichtevariationen im unteren Erdmantel nicht geklärt werden konnte.
Kontakt:
Dr. Catherine McCammon
Telefon: 0921/55 3709
E-mail: catherine.mccammon@uni-bayreuth.de

Frank Schmälzle | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Expedition ans Ende der Welt
29.11.2016 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lakkolithe können auch während eines Vulkanausbruchs entstehen
24.11.2016 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie