Wissenschaftler haben einen riesigen „Ozean“ nahe dem Erdmittelpunkt entdeckt

Der hohe Wassergehalt der Übergangszone hat weitreichende Auswirkungen (repräsentatives Bild).

Laut einer internationalen Studie haben Wissenschaftler ein Wasserreservoir entdeckt, das dreimal so groß ist wie alle Ozeane unter der Erdoberfläche. Wasser wurde zwischen der Übergangszone des oberen und unteren Mantels der Erde gefunden. Unter Verwendung von Techniken wie Raman-Spektroskopie und FTIR-Spektrometrie untersuchte das Forschungsteam den Diamanten, der sich 660 Meter unter der Erdoberfläche bildete.

Die Studie bestätigte, was seit langem eine Theorie ist, nämlich dass Meerwasser die Schichten komprimiert und so in die Übergangszone gelangt. Das heißt, der Wasserkreislauf unseres Planeten umfasst das Erdinnere.

„Diese mineralischen Veränderungen schränken die Gesteinsbewegungen im Mantel stark ein“, erklärt Professor Frank Brenger vom Institut für Geowissenschaften der Goethe-Universität Frankfurt. Zum Beispiel enden Mantelplumes – aufsteigende Säulen aus heißem Gestein aus dem tiefen Mantel – manchmal direkt unterhalb der Übergangszone. Die Massenbewegung in die entgegengesetzte Richtung stoppt ebenfalls.

Brenger sagt: „Subduzierende Platten haben oft Schwierigkeiten, die gesamte Übergangszone zu durchbrechen. Es gibt also einen ganzen Friedhof solcher Platten in dieser Zone unter Europa.“

Bisher ist jedoch nicht bekannt, welche langfristigen Auswirkungen das in die Übergangszone „absorbierende“ Material auf seine geochemische Zusammensetzung und das Vorhandensein großer Wassermengen hat. Brenger erklärt: „Tiefseesedimente werden durch wogende Sedimente ins Erdinnere transportiert. Diese Sedimente enthalten große Mengen an Wasser und CO2. Aber bis jetzt ist nicht klar, wie viel stabil ist und in die Übergangszone gelangt. Wasserhaltige Mineralien und Karbonate – also ob dort tatsächlich große Mengen Wasser gespeichert werden. Es ist auch unklar.“

Die vorherrschenden Umstände sind sicherlich günstig dafür. Die dichteren Mineralien Wadslit und Ringwoodit (im Gegensatz zu Olivin in geringeren Tiefen) können große Wassermengen speichern – tatsächlich ist die Übergangszone theoretisch groß genug, um das Sechsfache des Wassers unserer Ozeane aufzunehmen. „Wir wissen also, dass die Grenzschicht ein enormes Potenzial hat, Wasser zu speichern“, sagt Brenger. „Wir wissen jedoch nicht, ob dies tatsächlich der Fall war.“

Eine internationale Studie unter Beteiligung eines Frankfurter Geologen hat nun die Antwort geliefert. Das Forscherteam untersuchte einen Diamanten aus Botswana, Afrika. Es entstand in einer Tiefe von 660 km an der Grenzfläche zwischen der Übergangszone und dem unteren Mantel, wo Ringwoodit das dominierende Mineral ist. Diamanten aus dieser Region sind äußerst selten, selbst unter den seltensten Diamanten mit den tiefsten Ursprüngen macht sie nur ein Prozent aller Diamanten aus. Analysen ergaben, dass der Stein zahlreiche Ringholz-Einschlüsse enthielt – was auf einen hohen Wassergehalt hinweist. Außerdem konnte das Forscherteam die chemische Zusammensetzung des Steins bestimmen. Es war fast identisch mit jedem Stück Mantelgestein, das irgendwo auf der Welt in Basalten gefunden wurde. Dies zeigt, dass der Diamant definitiv aus einem gewöhnlichen Stück der Erdkruste stammt. „In dieser Studie haben wir gezeigt, dass die Übergangszone kein trockener Schwamm ist, sondern eine erhebliche Menge Wasser enthält“, ergänzt Brenger: „Damit kommt man Jules Vernes Idee eines Ozeans innerhalb der Erde einen Schritt näher.“ Der Unterschied ist, dass am Grund kein Ozean ist, sondern wasserhaltig, das Gestein fühlt sich laut Brenger nicht nass oder tropfend an.