- Wie tief der Wasserkreislauf der Erde geht, zeigt nun eine Analyse eines Diamanten.
- Die Zusammensetzung des Edelsteins legt nahe, dass sich auch noch in 660 Kilometern Tiefe Wasser befindet.
- In dieser Tiefe endet die Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel.
Der Wasserkreislauf der Erde geht viel tiefer als bislang bekannt und reicht bis mindestens zum Beginn des unteren Erdmantels. Das zeigt die Analyse eines Diamanten aus einer Tiefe von etwa 660 Kilometern. Demnach gelangt Ozeanwasser zusammen mit abtauchenden Erdplatten mindestens bis in diese Region.
Die Erde hat einen Durchmesser von etwa 12.700 Kilometern und besteht aus drei Schalen: außen die bis zu 70 Kilometer dünne Erdkruste, darunter der im Mittel knapp 3.000 Kilometer dicke Erdmantel und im Inneren der teils flüssige Erdkern mit einem Radius von grob 3.500 Kilometern.
Deshalb gibt der Diamant Aufschluss über den Wasserkreislauf
Wie tief der Wasserkreislauf der Erde reicht, war bislang unklar. Aufschluss darüber gibt nun die Untersuchung eines Diamanten aus Botsuana. Grundsätzlich entstehen Diamanten in großer Tiefe bei einer Kombination aus enormem Druck und extremen Temperaturen über lange Zeiträume, nach oben befördert werden sie oft durch vulkanische Aktivitäten.
Während die meisten als Edelsteine verwendeten Diamanten 150 bis 200 Kilometer unter der Erdoberfläche entstehen, stammt der jetzt analysierte, 1,5 Zentimeter große Stein aus 660 Kilometern Tiefe. In dieser Tiefe endet die Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel.
In dieser Übergangszone herrscht ein ungeheurer Druck von bis zu 23.000 bar. Zum Vergleich: An der Erdoberfläche ist es etwa 1 bar. Der extreme Druck presst die Struktur des im oberen Erdmantel vorherrschenden Gesteins Olivin so zusammen, dass daraus ab etwa 410 Kilometern unter der Erdoberfläche, also zu Beginn der Übergangszone, das dichtere Wadsleyit entsteht. Ab etwa 520 Kilometern Tiefe wird daraus der noch dichtere Ringwoodit – ein typisches Mineral des unteren Erdmantels.
Analysen des Diamanten per Raman-Spektroskopie und Kristallstrukturanalyse zeigten nun, dass der in Botsuana gefundene Diamant etwa ein Dutzend Einschlüsse hat, vor allem von Ringwoodit. Dieses Mineral wiederum enthielt auffällig viel Wasser. Zudem zeigt die chemische Zusammensetzung des Diamanten, dass er aus einem typischen Areal des Erdmantels stammt. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass dieses Areal sehr feucht ist.
"Wir haben mit dieser Studie nachgewiesen, dass die Übergangszone kein trockener Schwamm ist, sondern erhebliche Mengen Wasser speichert", wird Ko-Autor Frank Brenker vom Institut für Geowissenschaften der Universität Frankfurt in einer Mitteilung seiner Hochschule zitiert.
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Abtauchende Erdplatten befördern Wasser in die Tiefe
Doch wie gelangt das Wasser in diese Tiefe? Laut dem Geowissenschaftler hat das mit den abtauchenden Erdplatten zu tun. "Mit den abtauchenden Platten werden auch Tiefseesedimente huckepack mit ins Erdinnere transportiert. Diese Sedimente können große Mengen Wasser und CO2 speichern", erklärt Brenke.
In der Übergangszone können die Minerale Wadsleyit und Ringwoodit Berechnungen zufolge so viel Wasser speichern, dass hier – zumindest theoretisch – ein Vielfaches der in den Ozeanen enthaltenen Menge vorhanden sein könnte. "Wir wussten, dass die Grenzschicht enorme Wasserspeicherkapazität hat", sagt Brenker. "Wir wussten aber nicht, ob sie auch tatsächlich Wasser speichert." (sbi/dpa)
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