Ferroperiklas: Sperrschicht im Erdmantel

Schalenbau der Erde. © fotolia.comEin internationales Forscherteam der Universitäten von Bayreuth und Salt Lake City erzeugten in einem Hochdruck-Experiment ein Mineral, dass möglicher Weise hilft einige geowissenschaftliche Rätsel zu lösen. So rätselten Wissenschaftler über eine mangelnde Materialdurchmischung im Erdmantel, obwohl doch Konvektionsströme das plastische Gestein vertikal durchmischen sollten. Diese schlechte Durchmischung spiegelt sich u.a. im Magma ozeanischer Vulkane wieder: einige diese Vulkane fördern Lava aus relativ jungem Magma, während Andere Gesteinsschmelzen ans Tageslicht bringen die sehr lange im Erdinneren verweilten und aus großen Tiefen stammten. Seismische Untersuchungen brachten die Erkenntnis, dass das Gesteinsmaterial, das an Subduktionszonen in den Erdmantel abtaucht oft nur bis in Tiefen von 1000 km eindringt und nur unzureichend aufgeschmolzen wird. Eine Art Barriere scheint ein weiteres Abtauchen des subduzierten Materials zu verhindern.

Das neu entdeckte Mineral mit dem Namen Ferroperiklas soll Schuld an der schlechten Durchmischung des Mantelmaterials sein. Die Forscher erzeugten im Labor Ferroperiklas, dessen chemische Zusammensetzung bereits bekannt war. Allerdings kannte niemand seine molekulare Kristallstruktur, welche sich erstmals im Hochdruckexperiment manifestierte. Dazu wurden die chemischen Bausteine des Ferroperikals Millionenfachem Atmosphärendruck ausgesetzt. Ferroperiklas ist Hauptbestandteil des unteren Erdmantels und sollte sich dort eigentlich in Abhängigkeit von Druck und Temperatur relativ homogen verhalten. Doch bei Drücken, wie sie in einer Tiefe zwischen 1500 und 1700 km herrschen, ist das Mineral besonders zäh. Bei geringeren, oder höheren Drücken (Tiefen) ist die Zähigkeit des Minerals deutlich niedriger. Mischt man Ferroperiklas noch mit dem Mantelmineral Bridgmanit wird es sogar bis zu 300 Mal zäher, als das umgebende Mantelgestein. Zwischen 1500 und 1700 km Tiefe vermuten die Forscher also eine Art Sperrschicht aus Ferroperiklas und ggf. Bridgmanit. Es behindert den Materialaustausch und könnte auch eine thermische Barriere darstellen.

Sollten sich die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler um Hauke Marquardt und Lowell Miyagi bewahrheiten, dann müssten die Erdkunde-Lehrbücher umgeschrieben werden. Dem Schalenbau der Erde müsste eine weitere Schicht hinzugefügt werden. Vermutlich sind auch die Temperaturen unterhalb der neuen Schicht höher, als bisher angenommen. Sie würde auch neue Fragen aufwerfen: bisher glaubte man, dass radioaktiver Zerfall im Erdinneren dafür sorgt, dass sich die Erde noch nicht weiter abgekühlt hat. Wenn nun eine thermische Sperrschicht angenommen wird, müssen die bestehenden Modelle überarbeitet werden, denn dann wären die Temperaturen unterhalb der Sperrschicht wahrscheinlich deutlich höher, als bisher gedacht. Schon jetzt vermutet man, das es im Erdkern zwischen 5000 und 6000 Grad Celsius heiß ist.

(Quellen: Huffington Post, scincexx.de)

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