Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie es den Karbonaten im Erdinneren ergeht

04.02.2015

Karbonate sind die wichtigsten Kohlenstoffspeicher der Erde. Doch welche Rolle spielen sie im Erdinneren? Wie reagieren sie auf die Bedingungen im Erdmantel?

Mit diesen Fragen befasst sich jetzt eine Forschergruppe von Wissenschaftlern aus Frankfurt, Bayreuth, Berlin/Potsdam, Freiberg und Hamburg, die von der DFG gefördert wird. Die Forschergruppe bringt Experten verschiedener geowissenschaftlicher Disziplinen sowie hochmoderne Technik zusammen.

Die Erde hat einen Radius von durchschnittlich rund 6400 Kilometern. Die tiefste Bohrung, zu der der Mensch bisher in der Lage war, ging jedoch nur bis in zwölf Kilometer Tiefe. Und selbst bei enormem technischem Fortschritt sei es undenkbar, die tiefen Schichten jemals empirisch erforschen zu können, sagt Björn Winkler, Professor für Kristallographie an der Goethe Universität Frankfurt und Koordinator der neuen Forschergruppe.

„Wie es da drinnen aussieht, das können wir nur durch die Kombination von Experimenten und Modellrechnungen herausfinden“, erklärt er. Während es über Silikate, die ein wesentlicher Bestandteil des Erdmantels sind, schon genauere Erkenntnisse gibt, sind Karbonate bislang noch wenig erforscht. „Der Erdaufbau ist ohne Karbonate erklärbar – die Frage ist allerdings: wie gut?“, sagt Winkler.

„Strukturen, Eigenschaften und Reaktionen von Karbonaten bei hohen Temperaturen und Drücken“ („Structures, Properties and Reactions of Carbonates at High Temperatures and Pressures“) lautet der Titel des Projekts, das die DFG von Mitte Februar an fördert. „Wir wollen verstehen, wie die Erde funktioniert“, umschreibt Winkler das übergeordnete Forschungsinteresse der rund 30 Wissenschaftler und ihrer Teams. Welche Möglichkeiten unser Planet hat, Kohlenstoff zu lagern, wie viel Kohlenstoff es überhaupt auf der Erde gibt – der gesamte Kohlenstoffkreislauf sei nach wie vor ein Geheimnis.

Im Fokus der Forschergruppe, die sieben Einzelprojekte verbindet, steht der Erdmantel, die 2850 Kilometer mächtige mittlere Schale im inneren Aufbau der Erde. Ziel ist das bessere Verständnis von Phasenbeziehung, Kristallchemie und physikalischen Eigenschaften der Karbonate. Dazu sollen die Bedingungen der Mantelübergangszone sowie des darunterliegenden unteren Erdmantels – also sehr hohe Temperaturen und ein sehr hoher Druck – simuliert werden. Jedes der sieben Projekte nimmt einen anderen Aspekt unter die Lupe, zum Beispiel das Karbonat Calcit oder die Kombination von Karbonaten mit Eisen, mit Silikaten oder unter Schock.

Winkler und sein Team befassen sich schon seit sechs Jahren mit der Thematik. Sein Mitarbeiter Dr. Lkhamsuren Bayarjargal wurde für die Arbeit mit Hochleistungslasern bereits mit dem Max-von-Laue-Preis der Deutschen Gesellschaft für Kristallographie ausgezeichnet sowie vom Fokus-Programm der Goethe-Universität gefördert. Und auch die überregionale Zusammenarbeit der Forscher ist nicht ganz neu. Mit Hilfe der DFG-Mittel können jetzt jedoch spezielle Apparaturen konstruiert werden, um die Bedingungen im Erdmantel zu simulieren. So genannte Diamantstempelzellen erlauben Drücke, die eine Million mal so stark sind wie der Atmosphärendruck; Hochleistungslaser sind in der Lage, Temperaturen von bis zu 5000 Grad Celsius zu erzeugen. Dass dies die Bedingungen sind, die im Erdmantel herrschen, wurde durch entsprechende Berechnungen belegt.

Winzigste Mengen eines Karbonats genügen schon für ein Experiment. Die Substanz wird im Experiment den entsprechenden Bedingungen ausgesetzt und gleichzeitig von den Wissenschaftlern auf Veränderungen hin untersucht. Hierbei wird mit unterschiedlichen Techniken gearbeitet – in Frankfurt z.B. mit Raman-Spektroskopie, in Potsdam mit Infrarot-Spektroskopie. „Wenn wir auf unterschiedlichen Wegen zum selben Ergebnis kommen, wissen wir, dass wir richtig liegen“, so Prof. Winkler.

Information: Prof. Dr. Björn Winkler, Facheinheit Mineralogie, Institut für Geowissenschaften, Campus Riedberg, Tel: (069) 798-40107, b.winkler@ kristall.uni-frankfurt.de.

Dr. Anke Sauter | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Tonmineral bewässert Erdmantel von innen
20.11.2017 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

nachricht Neue Einblicke in das 2004 Sumatra-Erdbeben
14.11.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie