Wissenschaftler entschlüsseln mysteriöse Signale aus den Tiefen des Erdmantels

Die Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen PKP-Vorläufersignalen und Vulkanismus hin, der in Regionen wie Yellowstone, den Hawaii-Inseln, Samoa, Island und den Galapagos-Inseln beobachtet wurde.

PKP-Vorläufer Erdmantel — Die als PKP-Vorläufer bekannten Zeichen haben die Wissenschaftler aufgrund ihres ungewöhnlichen Verhaltens und ihrer rätselhaften Herkunft jahrzehntelang vor ein Rätsel gestellt.

Einem Team von Geophysikern ist es gelungen , geheimnisvolle seismische Signale aus den Tiefen des Erdmantels zu entschlüsseln. Diese Entdeckung könnte unser Verständnis des Erdinneren verändern.

Diese Signale, die als PKP-Vorläufer bekannt sind, haben die Wissenschaftler aufgrund ihres ungewöhnlichen Verhaltens und ihres rätselhaften Ursprungs jahrzehntelang vor ein Rätsel gestellt.

Bei den PKP-Signalen handelt es sich um seismische Wellen, die vor den seismischen Hauptwellen, die den Erdkern durchlaufen, erfasst werden.

Diese Wellen breiten sich in sehr tiefen Regionen des Erdmantels aus, insbesondere in den Ultra-Low-Speed-Zonen (ULVZ), in denen sich die seismischen Wellen deutlich verlangsamen.

Die geheimnisvollen PKP-Signale

Seit Jahren nutzen Wissenschaftler seismische Wellen, um das Erdinnere zu erforschen, aber die Vorläufer der PKP-Signale waren besonders schwer zu verstehen.

Diese Wellen zerstreuen sich beim Durchqueren des unteren Erdmantels und kehren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit an die Oberfläche zurück, was ihre Untersuchung erschwert hat. Jüngste Forschungen haben jedoch ergeben, dass sich diese Wellen offenbar von Orten weit unter Nordamerika und dem westlichen Pazifik ausbreiten.

Die Studie, die in der Fachzeitschrift AGU Advances veröffentlicht wurde, weist darauf hin, dass Zonen mit extrem niedriger Geschwindigkeit mit Anomalien im Erdmantel verbunden sein könnten. Bei diesen Bereichen handelt es sich um dünne Schichten, in denen sich die seismischen Wellen erheblich verlangsamen, und es wird vermutet, dass sie die Wurzel von Säulen des gesamten Erdmantels sein könnten, die heiße Vulkane hervorbringen. Diese Erkenntnis legt einen Zusammenhang zwischen den PKP-Vorläufersignalen und dem Vulkanismus nahe, der in Regionen wie Yellowstone, den Hawaii-Inseln, Samoa, Island und den Galapagos-Inseln beobachtet wird.

Die Bedeutung der Entdeckung

Laut Michael Thorne, außerordentlicher Professor für Geologie und Geophysik an der Universität von Utah und Hauptautor der Studie, gehören diese Zonen mit extrem niedriger Geschwindigkeit zu den extremsten Merkmalen, die auf dem Planeten entdeckt wurden. Obwohl man noch nicht genau weiß, worum es sich dabei handelt, hat man beobachtet, dass sie sich unter heißen Vulkanen ansammeln, was ihr Fortbestehen über Hunderte von Millionen Jahren erklären könnte.

Grafische Darstellung des Inneren der Erde. Kredit: Michael Thorne, Universität von Utah

"Diese wirklich großen Vulkane scheinen über Hunderte von Millionen Jahren ungefähr an der gleichen Stelle zu verharren", erklärt Thorne. Bei früheren Arbeiten entdeckte er auch eine der größten bekannten Ultra-Low-Speed-Zonen der Welt. "Sie befindet sich direkt unter Samoa, und Samoa ist einer der größten vulkanischen Hot Spots", so Thorne.

Diese Erkenntnis könnte es ermöglichen, vulkanische und seismische Aktivitäten in der Zukunft besser vorherzusagen. Wenn die Forscher besser verstehen, wie sich seismische Wellen durch den Erdmantel ausbreiten und wie sie mit ultralangsamen Zonen interagieren, können sie präzisere Modelle zur Vorhersage seismischer und vulkanischer Ereignisse entwickeln.

Quellenhinweis:

Michael S. Thorne et al, Investigating Ultra‐Low Velocity Zones as Sources of PKP Scattering Beneath North America and the Western Pacific Ocean: Potential Links to Subducted Oceanic Crust, AGU Advances (2024). DOI: 10.1029/2024AV001265