Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sand- oder Marmorkuchen? - Neue Einblicke zum Plattenrecycling der Erde

28.10.2016

Wie lange gibt es schon Plattentektonik auf unserem Planeten? Was geschieht mit dem alten Meeresboden während des Recyclingprozesses in den sogenannten Subduktionszonen? Durch Proben, die auf einer Insel im Pazifischen Ozean gewonnen wurden, konnte ein internationales Wissenschaftlerteam nun Antworten auf diese Fragen geben. Die Ergebnisse der Studie ist in den Proceedings of the National Academy of Sciences erschienen.

Die Oberfläche unseres Planeten wird durch Plattentektonik ständig erneuert – so entsteht an mittelozeanischen Rücken neuer Meeresboden, während an anderen Stellen, den sogenannten Subduktionszonen, alter Meeresboden zurück ins Erdinnere geführt wird. Diese Prozesse finden schon seit Jahrmillionen statt und werden durch Konvektionsströme im Mantel angetrieben.


Karte des südwestlichen Pazifiks mit der Insel Pitcairn, auf der die Proben für die Studien gewonnen wurden.

Quelle: GEOMA


Übersetzen zur Insel Pitcairn mit dem Beiboot des Forschungsschiffs SONNE.

Quelle: C. Devey

Aber seit wann genau gibt es diesen permanenten Umbau der Erdkruste? Was passiert mit den festen, kalten Platten, die subduziert werden? Werden sie im Mantel homogen wie Mehl in einem Kuchenteig mit dem Mantelmaterial “vermischt”, oder hinterlassen sie dabei Schlieren wie bei einem Marmorkuchen? Ein internationales Team von Forscherinnen und Forscher aus Deutschland, Frankreich, den USA und Großbritannien unter Beteiligung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel hat dazu nun neue Antworten geliefert, die jetzt in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences publiziert wurden.

Die Erde, auf der wir leben, besitzt eine sauerstoffreiche Atmosphäre und Ozeane. Das war aber nicht immer so. Lange bevor es Tiere oder Landpflanzen auf diesem Planeten gab, war die Atmosphäre sauerstofffrei und schwefelreich. Erst die Photosynthese und unzählige Ur-Algen haben vor ca. 2.4 Milliarden Jahren genug Sauerstoff freigesetzt, um diese Situation global und nachhaltig zu verändern.

Aber nicht nur die Zusammensetzung, sondern auch die chemischen Prozesse in der Atmosphäre wurden dadurch grundlegend geändert. Bis dahin konnte die Sonneneinstrahlung Schwefelisotopen unabhängig von ihrer Masse voneinander trennen – ein Prozess der als „Mass-independent fractionation“ (MIF) bezeichnet wird. Gesteine, die bis vor 2.4 Milliarden Jahren entstanden sind, zeigen Anzeichen von MIF in ihrem Chemismus – Gesteine jüngeren Datums nicht.

Bei Untersuchungen an Laven von der pazifischen Insel Pitcairn, wo im Jahre 1789 übrigens die Meuterer vom britischen Militärschiff “Bounty” Unterschlupf suchten, fanden die Forscher Anzeichen von MIF, auch wenn die Insel selbst noch keine zwei Millionen Jahre alt ist.

Dies führen sie darauf zurück, dass die Quelle der Laven, die in mehr als 100 km Tiefe im Erdmantel liegt, Teile von sehr altem subduzierten Meeresboden enthält. Weitere chemische Untersuchungen ergaben, dass diese Spuren vermutlich Sedimente vom damaligen Meeresboden sind, die bei der Subduktion tief ins Erdinnere gefördert wurden und dort mehr als zwei Milliarden Jahren unverändert “versteckt” geblieben sind.

„Wir konnten so gleich zwei wichtige Beweise führen: zum einen, dass es Plattentektonik und Subduktion schon vor 2.4 Milliarden Jahren gab und zum anderen, dass die Erde in ihrem Inneren ganz alte “Reservoire” konservieren kann“, erklärt Prof. Dr. Colin Devey, Co-Autor der Studie vom GEOMAR. „Beide geben handfeste Anhaltspunkte dafür, wie die Erde in ihrem für uns unsichtbarem Inneren funktioniert und wie lange es bereits solche geologischen Prozesse gegeben hat“, so Devey weiter.

Was produziert nun die „Bäckerei“ im Erdinneren – Sand- oder Marmorkuchen? „Unsere Ergebnisse favorisieren den Marmorkuchen“, sagt Colin Devey. Ob das Verfahren an allen Subduktionszonen gleich funktioniert ist allerdings noch offen. Die Geologen werden dafür noch viele weitere Proben untersuchen müssen.

Hinweis:
Die Proben für diese Arbeit wurden schon 1989 mit dem Forschungsschiff "Sonne" im Rahmen der Expedition SO-65 gewonnen (Förderzeichen: 03R397A5). Die Langfristarchivierung der Proben wird am GEOMAR sichergestellt.

Originalarbeit:
Delavault, H., C. Chauvel, E. Thomassot, C.W. Devey, and B. Dazas, 2016: Sulfur and lead isotopic evidence of relic Archean sediments in the Pitcairn mantle plume. Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1523805113

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät
21.09.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

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

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften