Gyles Lewis
0 
3654
929
Mysteriöse Blobs tief im Erdmantel könnten Mineralien sein, die aus einem alten Magma-Ozean ausfielen, der sich bei der Kollision bildete, die auch den Mond schuf.
Diese Blobs, die als ultraniedrige Geschwindigkeitszonen bezeichnet werden, befinden sich sehr tief im Erdmantel nahe dem Erdkern. Sie sind nur bekannt, weil sich die Wellen dramatisch verlangsamen, wenn sich seismische Wellen von Erdbeben durch sie bewegen. Dies zeigt an, dass sich die Blobs irgendwie von anderen Teilen des Mantels unterscheiden, aber niemand weiß wie.
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Blobs ein eisenoxidreiches Mineral namens Magnesiowüstit sein könnten. Wenn ja, würde ihre Existenz auf einen ehemaligen Magma-Ozean hindeuten, der vor 4,5 Milliarden Jahren existiert haben könnte, als ein riesiges Stück Weltraumgestein in die Erde rammte, das Material, das zum Mond werden würde, abspaltete und möglicherweise große Teile des Planeten schmolz . [In Fotos: Unter der Erdoberfläche versteckter wässriger Ozean]
"Wenn man feststellen kann, dass diese Flecken eine Menge Magnesiowüstit enthalten, wäre dies ein Hinweis darauf, dass es einen Magma-Ozean gab, der auf diese Weise kristallisierte, wo das eisenreiche Oxid ausfiel und auf die Basis des Mantels sank." sagte Studienleiterin Jennifer Jackson, Professorin für Mineralphysik am California Institute of Technology.
Seltsame Blobs
Der Mantel ist ungefähr 2.900 Kilometer dick, und die ultraniedrigen Geschwindigkeitszonen sind weniger als eine Meile bis zu 100 km dick und breit, sagte Jackson. Sie verlangsamen seismische Wellen, die sich durch sie bewegen, von 30 auf 50 Prozent.
Es ist nicht möglich, diese seltsamen Blobs direkt zu studieren, daher mussten Jackson und ihre Kollegen den Druck des tiefen Mantels direkt an der Erdoberfläche nachahmen. Um herauszufinden, ob das Mineral Magnesiowüstit die Eigenschaften hat, die in ultraniedrigen Geschwindigkeitszonen zu sehen sind, nahmen die Forscher eine kleine Probe des Minerals, legten es in eine Druckkammer und drückten es mit einem Paar Diamantambosse fest zusammen. Der gesamte Druckapparat ist klein genug, um in eine Handfläche zu passen.
"Manchmal werde ich sagen, dass ich den Grenzdruck zwischen Kern und Mantel in meiner Tasche herumtrage", sagte Jackson.
Die Forscher bombardierten die Probe mit Röntgenstrahlen aus verschiedenen Winkeln und maßen dann die Energie der Röntgenstrahlen beim Verlassen der Probe, um herauszufinden, wie Wechselwirkungen mit der Kristallstruktur des Minerals sie veränderten.
Unter Druck
Sie fanden heraus, dass hoher Druck alles verändert. Bei atmosphärischem Druck, sagte Jackson, sind Wellen, die aus einer Magnesiowüstit-Probe austreten, immer gleich, egal in welche Richtung sie sich durch den Kristall bewegen. [Fotos: Die seltsamsten geologischen Formationen der Welt]
Bei Kern-Mantel-Grenzdrücken spielt jedoch die Richtung, in die sich die Wellen bewegen, eine große Rolle. Die Geschwindigkeit einer Welle, die durch den Kristall geht, kann bis zu 60 Prozent betragen, je nachdem, wie sie durchläuft. Eine Transversalwelle, die sich durch das Mineral bewegt, bewegt sich mit etwas weniger als 1,8 km / s (3 km / s) in eine Richtung und etwas mehr als 5 km / s (3,1 Meilen pro Sekunde) in einer anderen Richtung, sagte Jackson.
Die schnellste Bewegungsrichtung für die Wellen bei atmosphärischem Druck - entlang des Randes der Kristallstruktur - ist die langsamste Bewegungsrichtung für Wellen bei Kernmanteldruck, sagte sie. Die schnellste Fahrtrichtung bei Kern-Mantel-Drücken verläuft über die Oberfläche des Kristalls im Labor. Diese Unterschiede in der Wellenbewegung in Abhängigkeit von der Richtung und der Kristallstruktur werden als Anisotropien bezeichnet.
Was bedeutet das für den wirklichen Mantel? Nun, sagte Jackson, dort unten wurden auch Anisotropien beobachtet. Niemand hat wirklich nachgesehen, ob sie in ultraniedrigen Geschwindigkeitszonen vorhanden sind, aber es gibt Grund zu der Annahme, dass dies der Fall sein könnte. Wenn die Theorie des kühlenden Magma-Ozeans wahr ist und sich tief im Mantel Magnesiowüstit befindet, könnte es durch Stücke ozeanischer Kruste, die während des Subduktionsprozesses tief in den Mantel gedrückt wurden, in eine anisotrope Konfiguration gedrückt, gequetscht und gestoßen werden. (Subduktion ist, wenn ein Stück Kruste unter ein anderes drückt und in den Mantel eintaucht, wie es heute entlang der Küste im Nordwesten Nordamerikas geschieht.)
"Wenn wir danach suchen können, wäre es ein wirklich guter Beweis, diese Wechselwirkung zwischen alten Platten-Subduktions- und ultraniedrigen Geschwindigkeitszonen, die dieses eisenreiche Oxid enthalten, nahezulegen", sagte Jackson.
Jetzt hofft Jackson, mit Seismologen zusammenarbeiten zu können, um herauszufinden, ob seismische Wellen, die in ultraniedrige Geschwindigkeitszonen eintreten, je nach Fahrtrichtung unterschiedlich ausfallen. Wenn sie dies tun, wird dies die Magnesiowüstit-Hypothese weiter stärken.
"Das Vorhandensein dieses Minerals, das von der Platte geformt wird, könnte uns einen Einblick in den Magma-Ozean der Erde und seine Kristallisation geben", sagte Jackson.
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse im Mai im Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde aktualisiert, um eine Aussage zur Subduktion zu korrigieren.
Originalartikel über .