Geologisches Rätsel Schwebende Berge im Innern der Erde

Tief im Erdinneren driften rätselhafte Gebirge umher. Handelt es sich um Relikte aus der Frühzeit der Erde?

Jana Schierjott/ ETH Zürich

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Auf halbem Weg zum Mittelpunkt der Erde liegt eine der aufregendsten Landschaften des Planeten. 2700 Kilometer unter der Erdoberfläche - eine Strecke wie von Norddänemark bis Südspanien - driften spukhafte Riesenberge umher, Tausende Grad heiß, bis zu tausend Kilometer hoch.

Erdbebenwellen machen den Untergrund sichtbar wie Ultraschallbilder das Kind im Bauch einer Schwangeren. Die Wellen durchlaufen das Erdinnere, sie verändern ihre Geschwindigkeit - je nachdem, welches Material sie passieren.

Über der Grenze zum Erdkern offenbaren die Wellen schlierenhafte pilzförmige Strukturen, schwebende Berge. Eingebettet ins 3000 Grad heiße steinerne Erdinnere driften sie ganz langsam umher. Seit Jahrzehnten rätseln Geoforscher, um was es sich handelt.

Relikte der Ur-Erde

Manche vermuten, es wären Felsplatten, die einst an der Oberfläche lagen. Sie sänken hinab und sammelten sich nach Jahrmillionen in rund 2800 Kilometer Tiefe auf einer Art Erdplatten-Friedhof, glauben Wissenschaftler.

Neue Erkenntnisse aber zeigen: Es könnte sich um Relikte der Ur-Erde handeln, um Reste des Magma-Ozeans, der den Planeten zu Beginn bedeckte.

Vor 4,5 Milliarden Jahren formte sich die Erde aus einer Verklumpung Abermillionen Gesteinsbrocken. Ihr Trommelfeuer sorgte dafür, dass der Planet lange nicht zur Ruhe kam, sein Gestein war zu Magma geschmolzen.

Magma-Ozean

Örtlich erstarrte das Magma zu einer dünnen Gesteinskruste, vergleichbar mit zarter Haut auf Milch - schnell wurde sie von Meteoriteneinschlägen immer wieder zertrümmert. Die Erde blieb viele Millionen Jahre eine Kugel aus tausend Grad heißem Gesteinsbrei, ein Magma-Ozean.

Seine erstarrten Relikte geisterten noch immer umher im Bauch der Erde, berichtet die Geoforscherin Jana Schierjott von der ETH Zürich. Ihre Computersimulationen zeigen: Die driftenden Berge an der Grenze zum Erdkern lassen sich am besten mit den Überresten der Ur-Erde erklären.

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Kenntnisse über das Erdinnere stammen nicht nur von Erdbebenwellen, sondern auch aus Laborexperimenten: In Hydraulikpressen, die Steine zerquetschen können, erzeugen Geologen Bedingungen wie sie im Erdinneren herrschen - extremer Druck und Hitze.

Mit zunehmender Tiefe wird es heißer im Erdinneren, und der Druck nimmt zu. Entsprechend wandeln sich die Gesteine in der Tiefe. Mit Formeln über die physikalischen Eigenschaften der Gesteine fütterten Schierjott und ihre Kollegen ihre Computer.

Mysteriöse Berge

Die Simulationen zeigten, dass die sich die schwebenden Gebirge am ehesten erklären ließen, wenn sie bereits kurz nach Geburt der Erde vor Ort gewesen und nicht erst später abgesackt wären, berichten die Forscher in ihrer Studie, die sie kürzlich auf der Jahrestagung der European Geosciences Union in Wien vorgestellt haben. Es wären demnach die erstarrten Reste des Magma-Ozeans.

Die mysteriösen Berge scheinen schwerer zu sein als die Umgebung, weil sie nur am unteren Rand des Erdmantels zu finden sind, als Bodensatz. Ihr langer Aufenthalt in der Tiefe heizt sie besonders auf, weshalb ihre Minerale größer werden als die anderer Gesteine in der Tiefe - 1,5 Zentimeter lange Kristalle im Innern der schwebenden Berge dürften typisch sein, sagt Schierjott - das zeigten ihre Berechnungen.

Ihre grobe Beschaffenheit wiederum mache die Berge des unteren Erdmantels besonders träge, sodass sie eine halbe Milliarde Jahre an einem Ort verharren könnten. Von der Erdoberfläche absinkende Erdplatten hingegen würden sich über lange Zeit großteils mischen mit den Gesteinen im Erdinneren - und schließlich in ihnen aufgehen wie Zucker im Kaffee.

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