Ein über einen Kilometer langer Bohrkern gibt Aufschluss über den Inhalt des Erdmantels

Ein "überdimensionaler" Bohrkern, der ein Stück aus dem inneren Erdmantel entnimmt, enthüllt, woraus er wirklich besteht und wie seine geheime Geschichte aussieht, einschließlich einiger Einblicke in die Anfänge des primitiven Lebens.

Bild erstellt von KI
Kreative künstlerische Illustration, die mit Hilfe von AI erstellt wurde, um einen Querschnitt der Erdkruste und des unteren Erdmantels darzustellen.

Ein 1268 Meter langer Bohrkern aus dem Mittelatlantischen Rücken im Nordatlantik hat ein tiefes Verständnis der mineralogischen Details des Erdmantels ermöglicht. Was dabei zutage kam, hat die Wissenschaftler überrascht.

Diese kontinuierliche Probe half den Geologen, die Zusammensetzung des Erdmantels und seine Tiefengeologie im Detail zu bestimmen , sogar die komplexen biogeochemischen Bedingungen, die zur Entstehung des Lebens selbst führten.

Warum sollte man den Erdmantel verstehen?

Das Verständnis des Erdmantels hilft den Forschern, die Bildung der Kruste, den Magmatismus und den Austausch von Elementen zwischen dem Inneren des Planeten und seinen Gewässern, der Atmosphäre und der Biosphäre zu verstehen, wo vielfältiges Leben gedeiht.

Die derzeitigen Erkenntnisse beruhen auf Gesteinen, die aus dem Meeresboden geborgen wurden. Kernproben, bei denen buchstäblich ein großer vertikaler Gesteinskern gebohrt wird, gehen viel weiter und bieten einen tiefen geologischen und historischen Kontext. Sie sind wie eine kontinuierliche Aufzeichnung von Gesteinskernen aus dem oberen Erdmantel - durch die Erdkruste hindurch.

Das Bohren in diese Gebiete war jedoch schon immer eine Herausforderung, da sie in der Regel aus Gesteinsarten bestehen, die als abyssale Peridotite bezeichnet werden. Vor kurzem waren die Forscher überrascht, was sie in diesen Gesteinsschichten fanden.

Der "Kern" der Forschungsergebnisse

Johan Lissenberg und Kollegen haben kürzlich ihre Analyse des langen Bohrkerns vom mittelatlantischen Rücken veröffentlicht. Dieser Kern wurde 2023 während der Expedition 399 des International Ocean Discovery Programme (IODP) im Atlantikmassiv gewonnen.

Lissenberg berichtete über die bedeutenden Mineralienarten, die in dem Kern gefunden wurden, wie z. B. den Grad der Serpentisierung (bei der Mineralien zu einem grünen Mineral namens Serpentin umgewandelt werden). Hohe Gehalte an dem Mineral Pyroxen wurden erwartet, waren aber im Vergleich zu ähnlichen typischen Proben aus der ganzen Welt überraschend niedrig. Dies könnte auf eine Art chemische Veränderung (Auflösung) zurückzuführen sein, die während des Schmelzflusses stattfand.

In der gesamten Probe wurden Anzeichen von Gesteinen gefunden, die hydrothermale Flüssigkeiten enthielten, sowie Verwitterungserscheinungen, die durch die Einwirkung von Sauerstoff entstanden. Es wird angenommen, dass die Intrusion einer Art von Vulkangestein, Gabbro genannt, für die hydrothermalen Veränderungen in Verbindung mit den Fluiden aus den hydrothermalen Schloten verantwortlich ist.

Es wird vermutet, dass einige der chemischen Veränderungen, die in Wechselwirkung mit diesen hydrothermalen Umgebungen auftraten, denen ähnelten, die zur Entstehung von primitivem Leben führten, was die Vielfalt der im Erdmantel verborgenen Informationen zeigt.

Der Kern des Gesteins unterschied sich von der typischen Mineralzusammensetzung des Erdmantels und wies Anzeichen von Alteration und Kontakt mit hydrothermalen Flüssigkeiten auf. Dies erinnert an die Bedingungen, die der Theorie zufolge bei der Entwicklung des primitiven mikroskopischen Lebens eine Rolle spielten.

"Jahrzehntelange Beprobungen des Meeresbodens durch Baggerungen haben uns ein grobes mineralogisches Bild des Erdmantels vermittelt. Jede neue Bohrung offenbart jedoch überraschende Erkenntnisse über den Mantel und die Bildung der ozeanischen Kruste", schrieb Eric Hellebrand. "Ehrgeizigere Bohrprojekte werden wichtige Teile für das Verst��ndnis der biogeochemischen Auswirkungen des ozeanischen Mantels zutage fördern."

Sondierungsmissionen bringen Proben zurück, die die Wissenschaftler immer wieder über die Zusammensetzung und Funktionsweise des Erdinneren überraschen.

Die wichtigste Schlussfolgerung ist folgende: Wenn wir glauben, das Erdinnere zu verstehen, können wir von dem, was wir entdecken, wenn wir große Proben nehmen, unglaublich überrascht sein. Es liegt in der Natur der Geologie, dass uns die geologische Vergangenheit Hinweise darauf gibt, was wirklich auf der Erde passiert ist, von ihren Anfängen über ihre Entwicklung bis hin zu den Entstehungsphasen des frühesten Lebens.

Quellenhinweis:

Lissenberg et al (2024). A long section of serpentinized depleted mantle peridotite. Science - Geology. DOI: 10.1126/science.adp1058