Tief unter der Oberfläche, in für Menschen unzugänglichen Schichten unseres Planeten, findet ein geologischer Prozess von grundlegender Bedeutung statt. Forscher der Universität Potsdam haben die unerwartete Rolle eines gewöhnlichen Minerals entdeckt, das über das Schicksal des Wassers entscheidet, das in das Innere der Erde eindringt. Diese Entdeckung könnte unser Verständnis des Wasserkreislaufs der Erde verändern.
Das Mineral Olivin ist der Schlüssel zur Suche nach dem verborgenen Ozean
Der Schlüssel zur Lösung des oben genannten Rätsels liegt in Olivin. Dieses Mineral kommt vor allem in der oberen Mantelzone vor und macht bis zu 80 % der ozeanischen Lithosphäre aus. Wie Messungen unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen gezeigt haben, sorgt seine ungewöhnliche Durchlässigkeit für Infrarotstrahlung für eine effiziente Wärmeübertragung. Dies wiederum führt zu Prozessen, die das Meerwasser in tiefere Bereiche leiten.
Wir haben erstmals die Transparenz von Olivin im Erdinneren gemessen. Diese Messungen zeigen, dass Olivin selbst unter den extremen Druck- und Temperaturbedingungen im Erdinneren für Infrarotstrahlung durchlässig ist – Enrico Marzotto, Geodynamiker am Institut für Geowissenschaften der Universität Potsdam
Dieser Mechanismus funktioniert jedoch nur unter bestimmten Bedingungen. Der Transport von Wasser in die Tiefe des Mantels ist nur unter Beteiligung der ältesten und schnellsten tektonischen Platten möglich. Dazu müssen drei Kriterien erfüllt sein. Dazu gehören ein Alter der Platte von mehr als 60 Millionen Jahren, eine Bewegungsgeschwindigkeit von mehr als 10 cm pro Jahr und eine ausreichend niedrige Temperatur, damit wasserhaltige Mineralien nicht vorzeitig zersetzt werden. Durch diese Prozesse gelangt das Wasser in die Übergangszone der Mante (in einer Tiefe von 410 bis 660 km unter der Oberfläche), wo es einen riesigen Speicher bildet. Dieser verborgene Reservoir könnte sogar dreimal so viel Wasser enthalten wie alle Oberflächengewässer der Erde zusammen. Obwohl diese Schätzungen beeindruckend sind, sollten sie nicht für bare Münze genommen werden, da eine direkte Bestätigung außerhalb unserer Reichweite bleibt. Zumindest vorerst.
Die Modellierung lässt keinen Zweifel offen. Was verbirgt sich tief unter der Erdoberfläche?
Mithilfe zweidimensionaler Modelle der thermischen Entwicklung der Platte hat die Forschungsgruppe gezeigt, dass eine schnelle Erwärmung, verstärkt durch Strahlungswärmeübertragung, die Zersetzung wasserhaltiger Mineralien in geringerer Tiefe verursacht. Dies könnte eine Erklärung für das Auftreten von Erdbeben in der Platte in einer Tiefe von mehr als 70 Kilometern sein. Infolgedessen bleiben nur Platten, die älter als 60 Millionen Jahre sind und sich schneller als 10 Zentimeter pro Jahr absenken, kühl genug, um wasserhaltige Mineralien in die Übergangszone des Mantels in einer Tiefe von 410 bis 660 Kilometern zu transportieren.
Gleichzeitig ist anzumerken, dass die Forschung nicht nur theoretische Erkenntnisse liefert. Wie Marzotto betont, haben die Bemühungen seines Teams auch numerische Werkzeuge zur Berechnung der Lebensdauer von Wärmeanomalien im Mantel und ihres geodynamischen Verhaltens geliefert. Insgesamt erinnert die Entdeckung der deutschen Wissenschaftler daran, dass selbst gut bekannte Mineralien unerwartete Eigenschaften verbergen können. Olivin, ein weit verbreiteter Bestandteil des Erdmantels, erweist sich als wichtiger Akteur im globalen Wasserkreislauf. Dies zeigt, wie viele Geheimnisse unser Planet noch birgt. Und jede Antwort wirft neue Fragen auf.
