In 100 Kilometer Tiefe Forscher entdecken Gleitschicht der Erdplatten
Erdinneres: Die Grafik zeigt die grobe Unterteilung - von oben nach unten: Kruste (dünne äußerste Schicht), oberer Mantel, unterer Mantel, äußerer Kern, innerer Kern. Die neu entdeckte Gleitschicht liegt im oberen Mantel.
Foto: CorbisHamburg - Die Großbaustellen unseres Planeten liegen an den Kollisionsfronten der Erdplatten: Dort bebt die Erde, Vulkane explodieren, Gebirge türmen sich, Gold reichert sich an - und das alles passiert, weil Dutzende Kilometer dicke Gesteinsplatten über die Erde driften. Sie bilden ein Mosaik wie Seerosen auf einem Teich. Eine entscheidende Frage aber blieb unbeantwortet: Was treibt die Platten, warum bewegen sie sich?
In 100 Kilometer Tiefe haben Geoforscher nun eine dünne Schicht gefunden, die das Rätsel klären könnte. Hunderte Kilogramm Sprengstoff verhalfen ihnen zu ihrer Entdeckung.
Mit Schiffen waren die Wissenschaftler über den Ozean vor Neuseeland gefahren, an einer Schleppe hinter ihrem Schiff haben sie Sprengstoff gezündet. Zudem verursachten sie Explosionen in kleinen Bohrlöchern auf der Nordinsel des Landes. Die Druckwellen durchdringen den Boden und werden je nach ihrer Frequenz an Gesteinsschichten im Bauch der Erde reflektiert.
Eine Schicht wie Honig
Mehr als tausend Sensoren registrierten die Reflexionen. Sie verraten die Beschaffenheit des Untergrunds: Je rasanter die Wellen, desto fester die Materie.
Die Aufzeichnungen können als kleine Sensation gelten: Sie zeigen eine weniger als ein Kilometer schmale Schicht in 100 Kilometer Tiefe, die sich von der Umgebung deutlich unterscheidet; die Schallwellen bremsen dort. Den Messungen zufolge besteht die geheimnisvolle Schicht aus honigartigem Brei.
Offenbar sei das Gestein dort teils geschmolzen, berichtet die Gruppe um Tim Stern von der Victoria University im neuseeländischen Wellington im Wissenschaftsmagazin "Nature" . "Es muss dort Wasser oder Gesteinsschmelze liegen", bestätigt Christopher Daniel von der Bucknell University in den USA. "Ich bin beeindruckt, dass es den Kollegen gelungen ist, eine solch scharfe Grenze abzubilden", ergänzt Sascha Brune von der University of Sydney.
Sog aus der Tiefe
Die Schicht liegt an entscheidender Stelle: am Boden der Erdplatte. Offenbar hätten sie den Gleitfilm der Erdplatten entdeckt, schreiben Stern und seine Kollegen: "Die Schicht ermöglicht anscheinend die Plattentektonik."
Unterhalb der dünnen Grenzschicht zeigen die Messungen eine zehn Kilometer dicke Zone, die ebenfalls teils geschmolzen ist. Beide Schichten trennen das feste Gestein der Platte von der weicheren Substanz der sogenannten Asthenosphäre (griechisch für "weicher Raum") darunter. "Sie entkoppeln anscheinend die Erdplatte von tieferen Bereichen", sagt Brune.
Nun ließe sich die Frage, warum sich die Erdplatten bewegen, womöglich beantworten, ergänzt Corné Kreemer von der University of Nevada in Reno in den USA. Drei Kräfte kommen als Plattenantrieb in Frage:
- Der Sog, der entsteht, wo die Platten ins Erdinnere abtauchen.
- Lava-Druck könnte die Platten wegschieben: Über den Meeresböden schlängeln sich kilometerhohe Gebirge, die Mittelozeanischen Rücken. Aus ihnen quillt stetig Lava, sie härtet zu frischer Erdkruste. Beidseits driften Erdplatten auseinander. Diese Kraft gilt jedoch als nicht sonderlich stark.
- Ströme heißen Gesteins im Erdinneren schleppen die Platten Huckepack mit.
Neue Rätsel
Lehrbücher favorisieren bislang die Huckepack-Version - doch sie würde der neuen Studie zufolge ausscheiden, jedenfalls unter den Ozeanen, meint Kreemer. Denn die nun entdeckte Entkoppelungszone deute darauf hin, dass Erdplatten und tiefer liegende Regionen nicht verbunden seien. Folglich zögen wohl vor allem ihre abtauchenden Ränder die Platten, sie bildeten den Hauptantrieb.
Doch die Entdeckung gibt auch Rätsel auf: Warum gibt es in 100 Kilometer Tiefe Wasser oder Magma? Die Last darüber liegenden Gesteins sollte dort eigentlich selbst bei der herrschenden Hitze von mehr als tausend Grad Gestein nicht schmelzen lassen. Und warum sickert die zähe Flüssigkeit nicht nach unten oder dringt nach oben? Die Erkundung des mysteriösen Gleitfilms hat begonnen.
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