Laborexperimente bieten der Theorie Glauben, dass subduzierte Kruste an der Basis des oberen Erdmantels existiert.

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Ein Forscherteam, das mit mehreren Institutionen in Japan zusammenarbeitet, hat Beweise gefunden, die einer Theorie Glauben schenken, dass subduzierte Kruste an der Basis des oberen Erdmantels existiert. In ihrem Papier, das in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, beschreibt die Gruppe Experimente, die sie in ihrem Labor mit druckbeaufschlagtem Material durchgeführt haben, von dem angenommen wird, dass es im Mantel existiert, und was sie gefunden haben. Johannes Buchen, vom California Institute of Technology, hat in der gleichen Zeitschriftenausgabe einen Artikel über die Arbeit von News & Views geschrieben.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass, wenn sich tektonische Platten verschieben, ein Teil des Materials auf der Oberfläche nach unten gedrückt wird. Frühere Forschungen haben auch gezeigt, dass dieses Material wahrscheinlich tief in den Mantel sinken würde, weil es dichter ist als der Pyrolith, von dem angenommen wird, dass er den größten Teil des Mantels ausmacht. Forscher vermuten, dass sich das subduzierte Material wahrscheinlich am Boden der Übergangszone zwischen dem oberen und unteren Mantel absetzen würde – aber bisher gab es wenig Beweise für diese Theorie. Der primäre Test wurde analysiert seismische Wellen, die durch solches Material reisen, aber diese Messungen haben zwei mögliche Erklärungen – die erste ist, dass Unterschiede in der Geschwindigkeit der Wellen, die durch Material in der Gegend reisen, durch Dehydrierung Schmelzen verursacht wird. Das andere ist, dass es sich um Oberflächenmaterial handelt, das in den Mantel hinuntergetrieben ist. In dieser neuen Bemühung berichten die Forscher, dass sie glauben, Beweise gefunden zu haben, die die letztgenannte Theorie unterstützen.

Die Forscher stellten zunächst fest, dass die Kruste unter den Ozeanen hauptsächlich aus Basalt besteht. Sie stellten auch fest, dass frühere Untersuchungen gezeigt haben, dass beim Eintritt von Basalt in die Kruste ein Mineral namens Calciumsilikat-Perowskit (CaSiO3) entsteht. Wenn also Krustenmaterial in die Übergangszone gelangen würde, wäre es in Form von CaSiO3. Aber CaSiO3 existiert in zwei Konfigurationen, abhängig von seiner Umgebung – bei hoher Temperatur und hohem Druck hat es eine kubische Symmetrie. Bei niedrigeren Temperaturen und Drücken, z.B. an der Oberfläche, hat es eine tetragonale Symmetrie. Das bedeutete, dass das Team eine Probe des Kristalls einem Druck und Temperaturen aussetzen musste, die ungefähr denen des Mantels entsprachen, um sie zu testen. Sobald sie erfolgreich waren, schickten sie Ultraschallwellen durch sie hindurch, um zu sehen, ob sie dem entsprachen, was die Theorie vorgeschlagen hatte. Sie fanden heraus, dass die kubische Form von CaSiO3 die Wellen in der Tat etwa so verlangsamt hat, wie sie es beim Durchlaufen von Teilen des Mantels tun, was darauf hindeutet, dass das Material dort sehr ähnlich ist. Und das deutet darauf hin, dass es sich bei dem Material tatsächlich um eine subduzierte Kruste handelt.

Mehr Informationen:
Steeve Gréaux et al. Die Schallgeschwindigkeit von CaSiO3 Perowskit deutet auf das Vorhandensein von Basaltkruste im unteren Erdmantel Nature (2019) hin. DOI: 10.1038/s41586-018-0816-5

tekk.tv

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