Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Überraschender Fund: Diamant enthält Wasser

13.03.2014

Wasserreservoir zwischen oberem und unterem Erdmantel?

Jules Verne hatte recht: Es gibt auch im Erdinneren erhebliche Mengen an Wasser. Das hat nun ein internationales ForscherInnenteam, dem auch der Mineraloge Lutz Nasdala von der Universität Wien angehört, erstmals bewiesen: Und zwar anhand eines Diamanten, der in Brasilien aus 600 Kilometern Tiefe zu Tage gefördert wurde. Das überraschende Ergebnis wird nun im renommierten Fachmagazin "Nature" publiziert.

Diamantkristall

Diamantkristall (knapp 5 mm groß) von Namaqualand, Republik Südafrika. Im Zentrum sieht man mehrere Mineraleinschlüsse, darunter einen grünen Chrom-Diopsid.

Copyright: Lutz Nasdala

Für einen Edelstein-Händler ist der etwa einen halben Zentimeter große brasilianische Diamant nicht einmal Tausend Euro wert – für die Wissenschaft hingegen unbezahlbar. Einer der vielen Einschlüsse, die den Diamanten schmutzig machen und seinen monetären Wert somit mindern, ist nämlich nass: "Damit haben wir erstmals bewiesen, dass es im Erdinneren Wasser gibt", so Lutz Nasdala, Leiter des Instituts für Mineralogie und Kristallographie an der Universität Wien.

Wo kommt unser Wasser her?

Bisher wurde angenommen, dass sich unsere Wasservorkommen auf die Atmosphäre und die Erdkruste beschränken. Immerhin ist es in hunderten Kilometern Tiefe doch viel zu warm für Wasser, oder?

Die Frage, ob es im Erdinneren Wasserreserven gibt, wird in Fachkreisen schon seit längerem kontrovers diskutiert. Es gibt die Theorie, dass sich in der Übergangszone zwischen dem oberen und unteren Erdmantel Wasser befindet. "Dafür haben wir nun erstmals einen Beweis geliefert", freut sich der Mineraloge.

Um einen Blick in das Erdinnere zu werfen, gibt es verschiedene Möglichkeiten: Die Analyse von Material aus Vulkanausbrüchen, Kontinentalbohrungen – die bisher jedoch "nur" bis zu etwa 17 Kilometer Tiefe durchgeführt werden konnten – oder die Analyse diamantführender Gesteine.

"Das sind z.B. Kimberlite, die Material – unter anderem auch Diamanten – aus hunderten Kilometern Tiefe wie in einem Fahrstuhl sehr schnell an die Oberfläche transportieren. Durch die hohe Geschwindigkeit des Transports bleiben die Diamanten als solche erhalten – bei langsamerem Aufstieg würden sie sich hingegen z.B. in Graphit umwandeln", erklärt Nasdala. So auch geschehen mit dem Edelstein, der nahe der brasilianischen Stadt Juina gefunden wurde und aus 600 Kilometern unter der Erdoberfläche stammt.

Analyse mit Spektrometer

Wenn ein Diamant wächst, so schließt er andere Phasen und Minerale als Verschmutzung in sich ein – klare, durchsichtige Diamanten sind für die Forschung eher uninteressant. "Wir suchen nach den Fehlern", betont der Mineraloge. Der winzige – ein Dreißigstel Millimeter große – Fehler, der sogenannte Einschluss, des brasilianischen Diamanten hat sich dabei als besonders wertvoll und außergewöhnlich erwiesen: Er enthält das Mineral Ringwoodit. 

Mit Hilfe des Ramanspektrometers am Institut für Mineralogie und Kristallographie hat der Experte, der bereits seit zehn Jahren mit Diamanten arbeitet, nachgewiesen, dass es sich bei dem Einschluss um das seltene Hochdruckmineral handelt: "Mit unserem Spektrometer können wir Einschlüsse im Mikrometer-Bereich genauestens analysieren, ohne den Diamanten, der den Einschluss zusammenhält, zu beschädigen." 

Erster terrestrischer Ringwoodit-Fund

Da Ringwoodit nur bei Höchstdruckbedingungen während einer Schock-Metamorphose entsteht, kommt er auf der Erde einzig in der Übergangszone zwischen dem oberen und unteren Erdmantel vor. "Bisher wurde dieses Hochdruck-Mineral jedoch nur in Meteoriten und noch nie in terrestrischen Proben nachgewiesen", so der Forscher. "Der eingeschlossene Ringwoodit in unserem Diamanten stellt den ersten direkten Nachweis für das terrestrische Vorkommen dieser Mineralphase dar", betont Nasdala. Nach den wochenlangen Untersuchungen an der Universität Wien machte sich der Diamant schließlich auf den Weg nach Bayreuth, wo er am Bayerischen Geoinstitut nochmals unter die Lupe genommen wurde.

Wasser im Erdinneren

Hier folgte die zweite Überraschung: Der Diamant stammt nicht nur aus ungewöhnlichen Tiefen und enthält den ersten Nachweis von Ringwoodit auf der Erde – es ist auch noch Wasser drin, und zwar viel. Das flüssige Nass im Kristallgitter des Ringwoodit deutet darauf hin, dass das Mineral in einer sehr feuchten Umgebung entstanden ist.

"Die Theorie, dass die heiße Schmelze im Erdmantel wasserfrei sei, haben wir damit widerlegt", bringt es der Wissenschafter auf den Punkt. Da die Übergangszone, aus der das Material stammt, hunderte Kilometer dick ist, könnten dort riesige Wassermengen lagern. "Unser größtes Wasserreservoir würde sich somit nicht auf sondern unter der Erde befinden", folgert Nasdala. Der französische Schriftsteller Jules Verne hatte in seinem Buch "Reise zum Mittelpunkt der Erde" aus dem Jahr 1864 also recht: Es gibt auch im Erdinneren erhebliche Mengen an Wasser.

Publikation in "Nature":
D.G. Pearson, F.E. Brenker, F. Nestola, J.C.R. McNeill, L. Nasdala, M.T. Hutchison, S. Matveev, K. Mather, G. Silversmit, S. Schmitz, B. Vekemans und L. Vincze: "A hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond".
In: Nature 2014. DOI: 10.1038/nature13080

Wissenschaftlicher Kontakt
Univ.-Prof. Dr. Lutz Nasdala
Institut für Mineralogie
und Kristallographie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA II)
T +43-1-4277-532 20
lutz.nasdala@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Veronika Schallhart | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Meeresforschung in Echtzeit verfolgen
22.02.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie