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Mittels Hochdruck-Experimenten findet ein Forschungsteam eine Lösung für ein Jahrzehnte altes Rätsel: Wie entstand die dünne Erdschicht „e prime“?
Tempe – In den 1990er Jahren hat die Forschung eine neue, bis dato unbekannte Schicht im Inneren der Erde entdeckt. Genannt wurde die nur etwas mehr als 100 Kilometer dicke Schicht „e prime“. Wie die Schicht entstand, blieb jedoch ein großes Rätsel – bis jetzt. Ein internationales Forschungsteam präsentiert nun im Fachjournal Nature Geoscience eine Lösung für das Mysterium: Offenbar war Wasser von der Erdoberfläche maßgeblich daran beteiligt, dass die dünne Erdschicht entstand.
In Hochdruck-Experimenten konnte das Forschungsteam um Dan Shim (Arizona State University) zeigen, dass Wasser, das in den Erdmantel abgetaucht ist, chemisch mit den Materialien reagiert, aus denen der Erdkern besteht. Bei dieser Reaktion bildet sich dem Forschungsteam zufolge eine wasserstoffreiche, aber siliziumarme Schicht, die den obersten äußeren Bereich des Erdkerns in eine filmartige Struktur verwandelt – die Schicht „e prime“. Außerdem entstehen Siliziumdioxid-Kristalle, die aufsteigen und sich in den Mantel der Erde integrieren.
Wasser sickerte tief in die Erde ein und erzeugte Kristalle
Die Forschungsgruppe vermutet, dass im Laufe der Jahrmilliarden Oberflächenwasser durch sogenannte Subduktion tief in die Erde transportiert wurde. Unter Subduktion versteht man den Prozess der Plattentektonik, bei dem tektonische Platten kollidieren und eine Platte unter eine andere abtaucht. Beim Erreichen der Grenze zwischen dem Erdkern und dem Erdmantel in etwa 2900 Kilometern Tiefe löste das Wasser die chemische Wechselwirkung aus.
„Seit Jahren ging man davon aus, dass der Austausch von Material zwischen dem Erdkern und dem Mantel gering ist, aber unsere letzten Hochdruck-Experimente zeigen ein anderes Bild“, erklärt Dan Shim in einer Mitteilung. „Wir haben herausgefunden, dass Wasser, wenn es die Kern-Mantel-Grenze erreicht, mit Silizium im Kern reagiert und Siliziumdioxid bildet“, so Shim.
Diese Entdeckung deutet für den Forscher darauf hin, dass es „eine weitaus dynamischere Wechselwirkung zwischen Kern und Mantel gibt, was auf einen erheblichen Materialaustausch schließen lässt.“ Offenbar ist der Erdmantel also durchlässiger, als bisher von der Forschung gedacht. (tab)