Irdischer Wasserkreislauf reicht deutlich tiefer als bisher gedacht
Aufnahme des Erdglobus durch Apollo 17
Copyright: NASA
Kiel (Deutschland) – Große Wassermengen finden sich nicht nur auf der Erdoberfläche, sondern auch tief im Innern unseres Planeten. Uneins sind sich Wissenschaftler hingegen über die Herkunft des innerirdischen Wassers. Neue Erkenntnisse belegen nun, dass der irdische Wasserkreislauf sehr viel tiefer reich, als bislang gedacht und könnten der Diskussion über die Entstehung der Ozeane neue Impulse verleihen.
„Die Erde ist in vielerlei Hinsicht einzigartig unter den Planeten des Sonnensystems“, erläutert die Pressemitteilung des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung und führt dazu weiter aus: „Diee wohl auffälligste Eigenheit sind die gewaltigen Mengen an Wasser, die heute immerhin 70 Prozent der Erdoberfläche bedecken. Auch tausende von Kilometern unterhalb der Erdoberfläche, im Erdmantel, kommt noch Wasser vor. Es ist jedoch umstritten, wie es dorthin gelangte. Existiert es dort seit der frühesten Erdgeschichte? Oder gelangt noch immer Wasser von der Oberfläche bis in tiefe Bereiche des Erdmantels?“
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Wie ein internationales Wissenschaftsteam mit Beteiligung des GEOMAR aktuell im Fachjournal „Nature Geoscience“ (DOI: 10.1038/ngeo2902) berichtet, stützen die nun gefundenen Hinweise die zweite Annahme: „Letztendlich haben unsere Ergebnisse sogar das Potenzial, die Diskussion um den Ursprung der Ozeane neu zu beleben“, sagt der Geologe Prof. Dr. Colin Devey vom GEOMAR und Koautor der Studie.
In ihrer Studie haben Devey und Kollegen aus Australien, Frankreich und den USA zunächst versucht, „den Weg des Wassers im Erdinneren nachzuvollziehen“. Tatsächlich sorgt die Plattentektonik fortwährend dafür, dass Meerwasser ins Erdinnere gelangt. „Wenn sich bei der sogenannten Subduktion eine ozeanische Erdplatte unter eine kontinentale schiebt, nimmt sie natürlich auch Wasser mit in die Tiefe“, erklärt Devey. „Bisher ging man aber davon aus, dass dieses Wasser nur in die äußerste Erdhülle, die Kruste, eindringt und dann über Vulkane schnell wieder in die Atmosphäre zurückgelangt.“
Zur Prüfung dieser These untersuchten die Forscher nun Magma- und Lavaproben, die während verschiedener Expeditionen der vergangenen Jahre rund um den Erdball gesammelt worden waren. Da diese Gesteine mindestens einmal den Weg durch das Erdinnere genommen haben, dabei aufgeschmolzen wurden und wieder zur Oberfläche gelangten, könne man anhand ihrer physikalischen Eigenschaften und chemischen Zusammensetzung ablesen, „was das Gestein auf seinem Weg im Erdinneren erlebt hat“.
Das Ergebnis der Analyse ergab, dass Meerwasser beim Abtauchen von Erdplatten durchaus große Tiefen erreicht. Die Geowissenschaftler fanden sogar Hinweise dafür, dass es bis zur Grenze von Erdmantel und Erdkern in 2500 Kilometern Tiefe gelangen kann.
Dieses Ergebnis sei wiederum interessant für die fundamentalere Frage nach der Entstehung der Ozeane, so die Forscher: „Eine bisher verbreitete Forschungsmeinung ist, dass die Ozeane und die Atmosphäre sich im Laufe der frühen Erdgeschichte durch Entgasung des im Erdmantel vorhandenen Wassers bildeten. (…) Demnach hätte es für das Wasser nur eine Einbahnstraße gegeben: von innen nach außen. Wir zeigen jetzt aber, dass eine Bewegung von außen nach innen über die Subduktion stattfindet und offenbar einen Großteil des Erdmantels beeinflusst hat“, erläutert Professor Devey.
Vor dem Hintergrund der neuen Erkenntnisse wäre es also auch möglich, „dass Kometen das Wasser erst relativ spät in der Erdgeschichte auf unseren Planeten gebracht haben und es dann nach und nach durch Subduktion nicht nur in die Erdkruste, sondern auch in den gesamten Erdmantel geknetet wurde“. Zugleich geben die Autoren der Studie aber auch zu bedenken, dass diese noch kein Beweis darstelle, in der Diskussion allerdings wieder „neue Möglichkeiten“ eröffnen.
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