Als die Erde jung war, „atmete“sie buchstäblich ihre Primäratmosphäre aus. In jenen Jahren extrem intensiver Aktivität trug geschmolzene Lava leichte Elemente aus den Eingeweiden des Planeten an die Oberfläche, und die Schlote von Vulkanen schleuderten sie in den Himmel. Aber einige leichte Elemente sind tief unter der Erdoberfläche gefangen geblieben. Sie scheint sie für ihren zukünftigen letzten Atemzug aufzuheben.
Wir sprechen von wirklich leichten Elementen - insbesondere von Helium und Argon, von denen noch immer beeindruckende Reserven tief im Inneren der Erde verborgen sind. Vor dem Hintergrund der bekannten (und durch zahlreiche Beobachtungen bestätigten) Tendenz solcher Leichtgewichte, bei vulkanischer Aktivität schnell und massiv herausgeschleudert zu werden, stellt dies Wissenschaftler vor ein Rätsel. Warum werden einige Gase ausgestoßen, während andere im Inneren gespeichert werden? Die am weitesten verbreitete Meinung ist, dass die tiefen Schichten des Erdmantels zuverlässig von der Oberfläche isoliert sind und somit ihre ursprüngliche Zusammensetzung beh alten.
In einer neuen Studie haben Wissenschaftler diese Idee völlig neu entwickelt. Sie zeigten, dass bestimmte geophysikalische Bedingungen, die vor etwa 3,5 Milliarden Jahren auf dem Planeten herrschten, als das Erdinnere viel heißer war, zur Bildung einer solchen „dichten Falle“in einer Tiefe von etwa 400 km führten. Darunter hat die genaue Kombination von Temperatur und Druck dazu geführt, dass die flüssige Phase, in der sich diese leichten Elemente befinden, schwerer ist als das umgebende feste Gestein und nicht nach außen tendiert.
Unter modernen Bedingungen ist das unmöglich. Flüssigkeit im Mantel ist nicht schwerer als Feststoffe und neigt dementsprechend dazu, an die Oberfläche zu steigen, Gas abzugeben und von Vulkanen aufgenommen zu werden. Aber unter anderen Bedingungen, wenn es viel heißer war, sanken diese Flüssigkeiten im Gegenteil auf den Grund des Mantels, wo sie eingeschlossen blieben.
„Wenn etwas schmilzt, Gase bildet, erwarten wir natürlich, dass diese Gase ausbrechen“, erklärt eine der Autorinnen der Arbeit, Cin-Ty Lee. „Dementsprechend wurde bisher angenommen, dass sie in einer Art nicht verbrauchbarem Reservoir geh alten werden. In den letzten Jahren gab es jedoch Probleme mit dieser Hypothese, da Beweise dafür aufgetaucht sind, dass mindestens einmal der gesamte Mantel geschmolzen war. Dementsprechend muss es einen anderen Mechanismus geben, bei dem das Gas auch unter diesen Bedingungen das geschmolzene Medium nicht verlassen konnte.“
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Pressemitteilung der Rice University
