Riesenozean aus dem Archaikum unter der Erde entdeckt

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Geochemiker aus Russland, Frankreich und der Bundesrepublik haben in einer Tiefe von 410 bis 660 Kilometern unter der Erdoberfläche einen Ozean aus dem Archaikum entdeckt. Das 2,7 Milliarden Jahre alte Gewässer übertrifft in der Ausdehnung die Größe der Weltmeere, wie die Fachzeitschrift „Nature“ berichtet.

Der Ozean befinde sich unter der Erdkruste und sei unter hohem Druck und bei Temperaturen von bis zu 1.530 Grad Celsius entstanden. Das Wasser sei in die kristalline Struktur von Mineralien eingeschlossen. Zu diesem Schluss seien die Wissenschaftler nach Probenuntersuchungen erstarrter Lavaströme gekommen, schreibt das Fachblatt.

Die Mineralien seien auf dem Gebiet Kanadas entdeckt worden und enthielten geschmolzene Komatiite, von Olivinen ummantelt. Nach Analysen der Proben auf den Wasser- und Cerium-Gehalt hin, die seit dem Archaikum nahezu unverändert geblieben seien, hätten die Forscher den Umfang der Wasservorkommen unter der Erdoberfläche einschätzen können, so Nature.

Die Wissenschaftler hätten früher bereits einen unterirdischen Ozean vermutet. Die durchgeführten Untersuchungen hätten ihnen ermöglicht, seine Ausmaße einzuschätzen und seine Existenz zu erklären. Aller Wahrscheinlichkeit nach sei das Gewässer im Anfangsstadium der Herausbildung unseres Planeten entstanden.

An dem Artikel hätten die russischen Wissenschaftler Alexander Sobolew (Leiter des Autorenteams), Jewgenij Assafow, Walentina Batanowa, Maxim Portnjagin und Stepan Kraschenninikow vom Wladimir-Wernadskij-Institut für Geochemie und analytische Chemie der Russischen Akademie der Wissenschaften mitgearbeitet.

Gemeinsam mit Nikolas Arndt wirkten Alexander Sobolew und Walentina Batanowa an der Universität Grenoble mit. Maxim Portnjagin forscht zudem am Kieler GEOMAR. An den Untersuchungen sei zudem der Geowissenschaftler Dr. Dieter Garbe-Schöneberg von der Universität Kiel beteiligt gewesen (Verbreitung der Flache-Erde-Theorie als Strategie der Diskreditierung kritischer Meinungsäußerung (Videos)).

Archaikum

Archäikum, Archäozoikum, der untere Abschnitt des Präkambriums und die älteste Ära der Erdgeschichte. Vor allem in deutschsprachigen, stratigraphischen Tabellen erscheint vor dem Archaikum noch das Hadäikum (von 4,65 bis 4,0 Mrd. Jahre). Diese Einteilung ist jedoch nicht sinnvoll, da man aus der Zeit von vor 3,8 Mrd. Jahren keine überlieferten Gesteine kennt (Das Hadal – Die tiefsten Bereiche unserer Meere (Video)).

Das Archaikum reicht somit von der Entstehung der Erde vor ca. 4,65 bis vor 2,5 Mrd. Jahren. Heute unterscheidet man inoffiziell zwischen dem Paläo- (bis 4,0 Mrd. Jahre), Meso- (bis 3,0 Mrd. Jahre) und Neoarchaikum (bis 2,5 Mrd. Jahre). Mit 2,15 Mrd. Jahren Dauer ist das Archaikum die längste Ära der Erdgeschichte. Trotzdem ist das Wissen über diese Zeit verhältnismässig gering. Obwohl etwa 45% der Erdgeschichte ins Archaikum gehören, bilden archaische Gesteine weniger als 20% der Oberflächenaufschlüsse der Erde (Darwins Irrtum: Vorsintflutliche Funde beweisen – Dinosaurier und Menschen lebten gemeinsam (Video)).

Die ältesten, erhaltenen Minerale (Zirkone) sind auf 4,1 Mrd. Jahre datiert worden. Sie stammen aus metamorphen Gesteinen und gelangten in diese als Verwitterungsreste von noch älterem Ausgangsgestein. Die ältesten Gesteine sind Gneise des Acasta Komplexes (3,96 Mrd. Jahre), der Slave Provinz des Kanadischen Schildes. Die ältesten erhaltenen Sedimente sind metamorphe Banded Iron Formations (BIF) und Grauwacken der Isua Formation in Grönland, ca. 3,8 Mrd. Jahre alt (Die Evolutionslüge: Die Neandertaler und andere Fälschungen der Menschheitsgeschichte (Video)).

Wenn Meerwasser im Untergrund verschwindet

Der Meeresboden ist keine undurchlässige Grenzschicht, sondern bietet dem Wasser an vielen Stellen Wege tief in das Gestein des Untergrundes. Dort beeinflusst das Wasser die Zusammensetzung des Gesteins und es sorgt für einen Stoffaustausch zwischen Wasserwelt und Erdkruste beziehungsweise Erdmantel.

Einem internationalen Forscherteam unter Leitung der Universität Southampton und mit Beteiligung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel ist es jetzt gelungen, die Menge des eindringenden Meerwassers an ehemaligen kontinentalen Bruchzonen genau zu bestimmen. Die Studie erscheint heute in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience.

Plattengrenzen, tektonische Verwerfungen, geologische Störungen – die angebliche so feste Hülle unserer Erde ist durchzogen von Rissen, Spalten und Öffnungen. Das gilt natürlich auch für den Meeresboden. Dort bieten diese Störungen dem Meerwasser einen Weg in tiefere Gesteinsschichten, teilweise bis hinunter zum Erdmantel. Diese Prozesse genauer zu kennen ist wichtig, weil das Meerwasser die Zusammensetzung des Gesteins verändern kann. Außerdem transportiert es auf dem Weg zurück Stoffe zum Meeresboden, die dort Grundlage für ganze Ökosysteme werden können.

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(Ein englisches Ozeanbodenseismometer an Bord des Kieler Forschungsschiffs POSEIDON. Im Mai 2013 legte die POSEIDON insgesamt 78 deutsche und englische Geräte für Untersuchungen des Untergrundes vor der Küste Nordspaniens aus)

Einem internationalen Wissenschaftsteam unter Leitung der Universität Southampton und mit Beteiligung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel ist es jetzt erstmals gelungen, einen direkten Nachweis zu erbringen, dass Störungsaktivitäten im direkten Zusammenhang mit der Menge des Meerwassers stehen, das in den Untergrund einsickert. Die Studie erscheint heute in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience.

Grundlage der Studie ist eine umfangreiche seismische Forschungskampagne, bei der Projektpartner aus den USA, aus Großbritannien und vom GEOMAR 2013 den Meeresboden westlich von Galizien (Nordspanien) untersucht haben. „Während der Entstehung des Atlantischen Ozeans vor etwa 150 Millionen Jahren wurden Portugal und Spanien von Neufundland getrennt. Spuren dieser Prozesse sind bis heute vor Nordspanien zu finden“, erklärt Co-Autor Dr. Dirk Klaeschen vom GEOMAR die Wahl des Untersuchungsgebietes.

Das US-amerikanische Forschungsschiff MARCUS G. LANGSETH (National Science Foundation) hat während der Kampagne gezielt spezielle Schallwellen in den Meeresboden abgegeben, die von verschiedenen Schichten des Untergrundes unterschiedlich reflektiert wurden. Insgesamt 78 Ozeanbodenseismometer, die das am GEOMAR beheimatete Forschungsschiff  POSEIDON zuvor ausgelegt hatte, erfassten diese seismischen Wellen. „So erhielten wir ein 3-D-Bild des Meeresbodens und der tieferen Strukturen in bis zu 12 Kilometer Tiefe“, erklärt Dr. Cord Papenberg ebenfalls Co-Autor vom GEOMAR. Das untersuchte Gebiet umfasste eine Fläche von 86 mal 22 Kilometer.

Da Meerwasser eine bestimmte Gesteinsart des oberen Erdmantels, sogenanntes Periodit, in eine andere Gesteinsart namens Serpentinit umwandelt, konnten die Wissenschaftler die Menge und die Verteilung des Serpentinits als Indikator für die Wege und Mengen des Meerwassers im Untergrund nutzen. Die Untersuchungen zeigten, dass die Menge des umgewandelten Gesteins am unteren Ende jeder Verwerfung in direktem Zusammenhang mit ihrer Größe und der Dauer der geologischen Störungsaktivität steht.

„Wir wussten bereits, dass der Meeresboden vor Galizien voller Störungen ist und wir wussten auch, dass es dort im Untergrund Serpentinite gibt. Aber wir kannten bisher weder deren Verteilung noch das Verhältnis zur Größe der Störungen“, erklärt Dr. Klaeschen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler waren außerdem in der Lage, die durchschnittlichen Mengen von Meerwasser abzuschätzen, die an den Verwerfungen bis zum Erdmantel eindringen. Diese Mengen sind vergleichbar mit denen in anderen tektonischen Umgebungen wie mittelozeanischen Rücken.

„Dort wird das Wasser im Untergrund stark erhitzt, löst zahlreiche Stoffe aus dem Gestein heraus und lagert sie später am Meeresboden ab, wo sich dabei  die berühmten ‚Schwarzen Raucher‘ bilden können“, erklärt Dr. Klaeschen, „offenbar gibt es an anderen Störungszonen ähnliche aktive Systeme, die bisher aber noch nicht bekannt waren. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, wie verbreitet dieses Systeme in den Weltmeeren sind“.

Quellen: PublicDomain/de.sputniknews.com/geodz.com/geomar.de am 30.03.2016

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