Ozeane bedecken 71% der Erdoberfläche. Sie spielen eine wichtige Rolle im Wasserkreislauf, der Wasser durch die Atmosphäre zirkuliert. Aber wussten Sie, dass es auch einen tiefen Wasserkreislauf gibt? Es beschreibt, wie tektonische Platten Wasser Wasser in den Erdmantel transportieren. Dort wird es von einem Mineral namens Ringwoodit absorbiert. Später entweicht das Wasser aus dem Ringwoodit und wandert innerhalb von Magma zurück an die Oberfläche.

Was ist ringwoodite? Wie entsteht es?

Bis vor kurzem hatten Wissenschaftler noch nie Ringwoodit aus dem Erdinneren gesehen. Um das Mineral zu untersuchen, mussten sie es in einem Labor synthetisieren oder aus Meteoriten extrahieren. Im Jahr 2014 wurde erstmals eine winzige Probe des Minerals aus der Erde gewonnen. Ein Korn wurde in einem in Brasilien abgebauten Diamanten gefunden. Das winzige Fragment war weniger als 40 Mikrometer lang.

Wussten Sie schon?

Wenn Sie Schmuck mögen, kennen Sie vielleicht den Edelstein Peridot, die Edelsteinform von Olivin!

Der Diamant stammt ursprünglich aus der Übergangszone des Erdmantels. Die Übergangszone liegt mehrere hundert Kilometer unter der Oberfläche. Dort entstehen bei hohen Temperaturen und Drücken Ringwoodit aus Olivin, einem anderen Mineral.

Kennen Sie die Theorie der Plattentektonik? Es beschreibt, wie die Erdoberfläche aus Felsplatten besteht. Diese Platten sitzen auf dem Mantel. Wissenschaftler glauben, dass der Olivin, der zum Ringwoodit im brasilianischen Diamanten wurde, von einer dieser Platten stammte. Die Platte befand sich am Grund des Ozeans. Es zog das Olivin tief unter die Oberfläche. Es brachte auch etwas Meerwasser mit.

In der Übergangszone wurde das Olivin erhitzt und zu Ringwoodit verdichtet. Schließlich bildete sich ein Diamant um den Ringwoodit. Dann brachte ein Vulkan den Diamanten an die Oberfläche.

Wussten Sie schon?

Spuren von Ringwoodit wurden in Steinen aus dem Tenham Meteoritenschauer gefunden.

Ringwoodit kann Wasser aufnehmen. Aber es kann kein Wasser in flüssiger, fester oder gasförmiger Form aufnehmen! Hohe Temperaturen und Drücke verwandeln Olivin nicht nur in Ringwoodit. Sie bewirken auch, dass sich Wassermoleküle spalten. Dies erzeugt Hydroxylradikale (-OH). Poren im Ringwoodit absorbieren die Hydroxylradikale. Dies fängt das abgebaute Wasser in der molekularen Struktur des Minerals ein.

Im Ringwoodit befanden sich Hydroxylradikale, die im brasilianischen Diamanten eingeschlossen waren. Das Gewicht des Wassers betrug etwa 1% des Gesamtgewichts der Probe. Wissenschaftler verglichen dies mit der geschätzten Gesamtmenge an Ringwoodit im Erdmantel. Es sieht so aus, als ob die Wassermenge tief unter der Oberfläche des Planeten ungefähr der Menge in den Ozeanen entspricht!

Welche Rolle spielt Ringwoodit im Tiefwasserkreislauf?

Der tiefe Wasserkreislauf zirkuliert Ozeanwasser tief unter der Planetenoberfläche und wieder hoch.
Wasser wird in Subduktionszonen unter die Erdoberfläche transportiert. Subduktion tritt auf, wenn eine ozeanische Platte unter einer Kontinentalplatte gleitet.

Unter der Oberfläche hilft Wasser, Magma zu erzeugen und Vulkane zu bilden. Wenn ein Vulkan ausbricht, erreicht das Magma die Oberfläche in Form von Lava.

Forscher haben untersucht, wie sich Magma in der Übergangszone bildet. Zunächst analysierten sie seismische Daten im Zusammenhang mit Erdbeben und vulkanischer Aktivität. Dann synthetisierten sie Ringwoodit in ihrem Labor. Sie setzten das Mineral den gleichen hohen Temperaturen und Drücken aus, die in der Übergangszone gefunden wurden. Der Ringwoodit begann zu schmelzen und gab etwas von seinem Wasser frei. Das Wasser senkte den Schmelzpunkt des Gesteins, wodurch sich Magma bilden konnte.

Menschen können das Wasser tief unter der Erdoberfläche nicht wirklich nutzen. Aber es ist wichtig zu verstehen, wie Wasser von der Oberfläche zum Mantel und wieder zurück wandert.

Der Tiefwasserkreislauf ist ein wichtiger Weg, wie der Planet sein Wasser umwälzt. Es zeigt auch, wie sich tektonische Platten bewegen und wie sich Vulkane bilden. Diese Prozesse zeigen, wie sich Wasser, Gase und Mineralien ständig zwischen der Erdoberfläche und ihrem Inneren bewegen.

Wussten Sie schon?

Im Jahr 2018 entdeckten Wissenschaftler die ersten frei gebildeten H2O-Moleküle im Erdmantel. Die Moleküle wurden in Diamanten als Fragmente von Wassereis komprimiert, die als „Ice-VII“ bezeichnet werden.