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 Höhere Treibhausgasemissionen durch schnelles Auftauen des Permafrostes
18.02.2020 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Warum Lebewesen schrumpfen
18.02.2020 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lichtpulse bewegen Spins von Atom zu Atom

Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzpulsspektroskopie (MBI) und des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik haben durch die Kombination von Experiment und Theorie die Frage gelöst, wie Laserpulse die Magnetisierung durch ultraschnellen Elektronentransfer zwischen verschiedenen Atomen manipulieren können.

Wenige nanometerdünne Filme aus magnetischen Materialien sind ideale Testobjekte, um grundlegende Fragestellungen des Magnetismus zu untersuchen. Darüber...

Im Focus: Freiburg researcher investigate the origins of surface texture

Most natural and artificial surfaces are rough: metals and even glasses that appear smooth to the naked eye can look like jagged mountain ranges under the microscope. There is currently no uniform theory about the origin of this roughness despite it being observed on all scales, from the atomic to the tectonic. Scientists suspect that the rough surface is formed by irreversible plastic deformation that occurs in many processes of mechanical machining of components such as milling.

Prof. Dr. Lars Pastewka from the Simulation group at the Department of Microsystems Engineering at the University of Freiburg and his team have simulated such...

Im Focus: Transparente menschliche Organe ermöglichen dreidimensionale Kartierungen auf Zellebene

Erstmals gelang es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, intakte menschliche Organe durchsichtig zu machen. Mittels mikroskopischer Bildgebung konnten sie die zugrunde liegenden komplexen Strukturen der durchsichtigen Organe auf zellulärer Ebene sichtbar machen. Solche strukturellen Kartierungen von Organen bergen das Potenzial, künftig als Vorlage für 3D-Bioprinting-Technologien zum Einsatz zu kommen. Das wäre ein wichtiger Schritt, um in Zukunft künstliche Alternativen als Ersatz für benötigte Spenderorgane erzeugen zu können. Dies sind die Ergebnisse des Helmholtz Zentrums München, der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und der Technischen Universität München (TUM).

In der biomedizinischen Forschung gilt „seeing is believing“. Die Entschlüsselung der strukturellen Komplexität menschlicher Organe war schon immer eine große...

Im Focus: Skyrmions like it hot: Spin structures are controllable even at high temperatures

Investigation of the temperature dependence of the skyrmion Hall effect reveals further insights into possible new data storage devices

The joint research project of Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) and the Massachusetts Institute of Technology (MIT) that had previously demonstrated...

Im Focus: Skyrmionen mögen es heiß – Spinstrukturen auch bei hohen Temperaturen steuerbar

Neue Spinstrukturen für zukünftige Magnetspeicher: Die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit des Skyrmion-Hall-Effekts liefert weitere Einblicke in mögliche neue Datenspeichergeräte

Ein gemeinsames Forschungsprojekt der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen weiteren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

4. Fachtagung Fahrzeugklimatisierung am 13.-14. Mai 2020 in Stuttgart

10.02.2020 | Veranstaltungen

Alternative Antriebskonzepte, technische Innovationen und Brandschutz im Schienenfahrzeugbau

07.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Höhere Treibhausgasemissionen durch schnelles Auftauen des Permafrostes

18.02.2020 | Geowissenschaften

Supermagnete aus dem 3D-Drucker

18.02.2020 | Maschinenbau

Warum Lebewesen schrumpfen

18.02.2020 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics