Peter Tucker
0 
2680
585
Wenn die tektonischen Platten der Erde untereinander tauchen, ziehen sie dreimal so viel Wasser in das Innere des Planeten wie bisher angenommen.
Dies sind die Ergebnisse eines neuen Papiers, das heute (14. November) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Mithilfe des natürlichen seismischen Rumpelns der erdbebengefährdeten Subduktionszone am Marianengraben, in dem die pazifische Platte unter der philippinischen Platte gleitet, konnten die Forscher abschätzen, wie viel Wasser in die Felsen eingedrungen ist, die tief unter der Oberfläche tauchen. [In Fotos: Ozean unter der Erdoberfläche versteckt]
Der Fund hat wichtige Auswirkungen auf das Verständnis des Tiefwasserkreislaufs der Erde, schrieb die Meeresgeologie- und Geophysikforscherin Donna Shillington vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University in einem Kommentar zu dem neuen Artikel. Wasser unter der Erdoberfläche kann zur Entwicklung von Magma beitragen und Fehler schmieren, wodurch Erdbeben wahrscheinlicher werden, schrieb Shillington, der nicht an der neuen Forschung beteiligt war.
Der Tiefwasserkreislauf
Wasser wird in der kristallinen Struktur von Mineralien gespeichert, schrieb Shillington. Die Flüssigkeit wird in die Erdkruste aufgenommen, sowohl wenn sich brandneue, kochend heiße ozeanische Platten bilden, als auch wenn sich dieselben Platten biegen und reißen, wenn sie unter ihren Nachbarn mahlen. Dieser letztere Prozess, Subduktion genannt, ist der einzige Weg, wie Wasser tief in die Kruste und den Mantel eindringt, aber es ist wenig darüber bekannt, wie viel Wasser sich während des Prozesses bewegt, schrieben Studienleiter Chen Cai von der Washington University in St. Louis und seine Kollegen in ihrem neues Papier.
"Bevor wir diese Studie durchgeführt haben, wusste jeder Forscher, dass Wasser von der Subduktionsplatte abgeführt werden muss", sagte Cai. "Aber sie wussten einfach nicht, wie viel Wasser."
Die Forscher verwendeten Daten, die von einem Netzwerk seismischer Sensoren erfasst wurden, die sich um den zentralen Marianengraben im westlichen Pazifik befinden. Der tiefste Teil des Grabens liegt fast 11 Kilometer unter dem Meeresspiegel. Die Sensoren erfassen Erdbeben und das Echo von Erdbeben, die wie eine Glocke durch die Erdkruste klingeln. Cai und sein Team verfolgten, wie schnell sich diese Zittern bewegten: Eine Verlangsamung der Geschwindigkeit würde auf wassergefüllte Brüche in Gesteinen und "hydratisierte" Mineralien hinweisen, die Wasser in ihren Kristallen einschließen.
Fehlendes Wasser
Die Forscher beobachteten solche Verlangsamungen tief in der Kruste, etwa 30 km unter der Oberfläche, sagte Cai. Unter Verwendung der gemessenen Geschwindigkeiten zusammen mit den dort gefundenen bekannten Temperaturen und Drücken berechnete das Team, dass die Subduktionszonen alle Millionen Jahre 3 Milliarden Teragramme Wasser in die Kruste ziehen (ein Teragramm ist eine Milliarde Kilogramm)..
Meerwasser ist schwer; Ein Würfel dieses 1 Meter langen Wassers auf jeder Seite würde 1.024 Kilogramm wiegen. Trotzdem ist die Menge, die von Subduktionszonen abgezogen wird, umwerfend. Es ist auch dreimal so viel Wasser, wie Subduktionszonen zuvor angenommen hatten, sagte Cai.
Und das wirft einige Fragen auf: Das Wasser, das abfällt, muss aufsteigen, normalerweise im Inhalt von Vulkanausbrüchen. Die neue Schätzung, wie viel Wasser abfließt, ist größer als die Schätzung, wie viel Wasser von Vulkanen emittiert wird, was bedeutet, dass Wissenschaftler etwas in ihren Schätzungen vermissen, sagten die Forscher. In den Ozeanen fehlt kein Wasser, sagte Cai. Das bedeutet, dass die Menge an Wasser, die in die Kruste gezogen wird, und die Menge, die wieder herausspritzt, ungefähr gleich sein sollte. Die Tatsache, dass sie es nicht sind, deutet darauf hin, dass es etwas an der Bewegung von Wasser durch das Erdinnere gibt, das Wissenschaftler noch nicht verstehen.
"Viele weitere Studien müssen sich auf diesen Aspekt konzentrieren", sagte Cai.
- 50 interessante Fakten über die Erde
- Infografik: Höchster Berg bis tiefster Ozeangraben
- Foto-Zeitleiste: Wie sich die Erde gebildet hat