Das fehlende Indiz für die Präsenz von so viel Wasser im Erdmantel liefern nun Jacobsen, der Seismologe Brandon Schmandt von der University of New Mexico in Albuquerque und ihre Kollegen. Der Ausgangspunkt waren dabei Beobachtungen an im Labor hergestelltem hydratisiertem Ringwoodit. Dieses setzten Jacobsen und sein Team mit Hilfe einer Diamantpresse hohem Druck und Temperaturen von 1.600 Grad Celsius aus – den Bedingungen, wie sie in der Übergangszone des Mantels herrschen. Dabei wandelt sich das Ringwoodit in andere Mineralformen um. Doch es geschah noch etwas: Auf dem winzigen Mineralbröckchen bildeten sich Zonen, in denen das Mineral geschmolzen war. Für dieses sogenannte Dehydrations-Schmelzen ist das im Ringwoodit gebundene Wasser verantwortlich, wie die Forscher erklären. Fehlt das Wasser, tritt diese Form des Schmelzens nicht auf.
Schmelztaschen im Mantelgestein
Genau dieses Dehydrations-Schmelzen wiesen die Wissenschaftler kurz darauf auch im Erdmantel nach. Dies gelang mit Hilfe des USArray, einem dichten Netzwerk von mehr als 2.000 über die USA verteilten Seismometern. Wenn sich Erdbebenwellen durch das Erdinnere ausbreiten, werden sie durch verschiedene Gesteinsarten, aber auch festes und geschmolzenes Gestein auf charakteristische Weise verändert. Das Seismometer-Netz fängt diese veränderten Wellen auf und erlaubt so eine Art Röntgenblick in den Erdmantel. Und dieser enthüllte tatsächlich ein Schmelzen des Gesteins in 660 Kilometern Tiefe, und damit an der Unterkante der Übergangszone im Erdmantel. “Wir haben Belege für ein umfassendes Schmelzen des Mantelgesteins unter Nordamerika entdeckt – in genau der Tiefe, in der Ringwoodit dehydratisiert wird”, sagt Jacobsen. Zonen geschmolzenen Gesteins zeigten sich dabei vor allem dort, wo Gestein entlang der tektonischen Plattengrenzen in die Tiefe gedrückt wird.
Nach Ansicht der Forscher sprechen diese Ergebnisse dafür, dass es in der Übergangszone des Erdmantels tatsächlich ein umfangreiches Wasserreservoir gibt. “Wissenschaftler suchen seit Jahrzehnten nach diesem fehlenden Tiefenwasser”, sagt Jacobsen. Denn schon lange vermutet man, dass der Wasserkreislauf unseres Planeten auch das Erdinnere mit einbezieht. Dieses Reservoir in der Tiefe wird durch abtauchendes Gestein von der Oberfläche gespeist und gibt seinerseits Wasser ab, wenn das Gestein im Laufe der Jahrmillionen wieder an die Oberfläche gelangt. “Jetzt sehen wir endlich Belege für einen solchen, die ganze Erde umfassenden Wasserkreislauf”, konstatiert Jacobsen.
