In großen Tiefen unter der Erde ist es sehr heiß und der Druck wächst - die Hölle ist schlimmer als das, was Dante beschrieben hat. In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler jedoch den Verdacht, dass es in dieser Hölle etwas gibt, von dem niemand erwartet hat, dass es dort zu finden ist - Wasser. Und in großen Mengen: In einer Tiefe von vierhundert Kilometern ist das Grundwasser zehnmal höher als in den Ozeanen der Erde.
Dieses Wasser fließt oder spritzt jedoch nicht. Es liegt in Form von Tröpfchen vor, manchmal mehrere oder sogar ein einziges Molekül von Mineralien, die in das Kristallgitter eingebettet sind. Aber es ist dieses Wasser, das einige ungelöste Rätsel über den Ursprung der Erde, über die grandiosen Ausbrüche von Vulkanen mit Lavaströmen aufklären kann.
Es gibt viele verschiedene Anspielungen auf die Existenz dieses "verborgenen" Wassers. Das erste ist die unzureichende Wassermenge auf unserem Planeten im Vergleich zu Meteoriten. Wissenschaftler beschäftigen sich seit vielen Jahren mit diesem Rätsel.
Laut Thomas Ahrens, Geophysiker am California Institute of Technology in Pasadena, können Sie abschätzen, wie viel Wasser sich in seiner frühen Jugend im Sonnensystem befand, wenn Sie die Zusammensetzung der Meteoriten analysieren, die aus diesen fernen Tagen zu uns gekommen sind. Sie enthalten ungefähr drei Prozent Wasser und auf der Erde kleine Anteile von einem Prozent (der Gesamtmasse). Es stellt sich natürlich die Frage: Wo ist das ganze Wasser geblieben?
Viele Wissenschaftler glauben, dass die Erde kurz nach ihrer Entstehung von einem Himmelskörper von der Größe des Mars getroffen wurde. Es schlug einen bedeutenden Teil der Masse aus, aus der der Mond gebildet wurde, beraubte unseren Planeten der Atmosphäre und gleichzeitig den größten Teil des Wassers. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass etwas in den Tiefen der Erde verblieben ist.
Der erste ist der Gehalt an Helium-3- und Helium-4-Isotopen in Lavaaufschlüssen von Vulkanen. Helium-4 entsteht durch radioaktiven Zerfall, und Helium-3 blieb von den ersten Augenblicken der Geburt des Universums an. Laut Ahrens kommt Helium-3 aus tiefen Gesteinen, es ist viel flüchtiger als Wasser. Wenn sich in den Tiefen der Erde Helium-3 befindet, ist es durchaus möglich, dass sich auch Wasser befindet. "Helium-3 gibt uns klare Beweise dafür, dass die Erde verschiedene Substanzen in ihren Gesteinen enthält", betont Arens.
Das zweite sind Kimberlite, mit Eisen und Magnesium angereicherte Gesteine, die von ihrem Mantel durch enge Kanäle an die Erdoberfläche gelangen. Sie heben Diamanten mit, die nur in Tiefen von mindestens 180 Kilometern auftreten können. Sie bewegen sich auch entlang dieser glimmerähnlichen Rohre und Felsen, die viel Wasser nach oben bringen.
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Stephen Haggerty von der Universität des US-Bundesstaates Massachusetts entdeckte, dass Kimberlite ein Mineral namens Majorit tragen, das sich in Tiefen von 300 bis 670 Kilometern bildet. Und von dort bringen sie Wasser, und 670 Kilometer ist die Grenze zwischen dem oberen und unteren Mantel.
Seismische Daten zeugen auch von Wasser: Wasser verlangsamt die Schallgeschwindigkeit, die durch Felsen fließt. Genau das sehen Geologen - seismische Wellen ziehen unerklärlicherweise langsam durch den Mantel. Bis zum Ende der achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts glaubte man, das Innere der Erde sei trocken genug. Der allgemein akzeptierte Standpunkt war, dass sich möglicherweise Wasser unter der Oberfläche befindet, aber nicht tiefer als 200 Kilometer, es gibt einfach keinen Ort, an dem es sich verstecken kann. Die Felsen sind zu heiß, um Wasser aufzunehmen.
Der Durchbruch gelang an der Universität von Colorado, als Joseph Smith ein Mineral namens Wadsleyite untersuchte. Es besteht aus Silizium, Magnesium und Sauerstoff und befindet sich laut Wissenschaftlern in einer Tiefe von 400 bis 700 Kilometern unter der Erdoberfläche. Natürlich können Wissenschaftler eine solche Tiefe nicht betrachten und das Mineral unter natürlichen Bedingungen erforschen. Sie erzeugen in ihren Labors eine "höllische" Hitze und Druck für sie. Wadsleyit wird seit 1960 untersucht, jedoch in trockener Form. Smiths Entdeckung war, dass er seine ungewöhnliche Eigenschaft entdeckte - selbst wenn er über hundert Grad erhitzt wurde, hält er Wasser zurück.
1987 entdeckte eine Gruppe australischer Forscher unter der Leitung von Ted Ringwood, dass mehrere andere Mineralien bei hohen Temperaturen und Drücken Wasser enthalten können. Jay Bass von der University of Illinois bemerkte: "Plötzlich wurde uns klar, dass es unter der Erde Ozeane und Ozeane mit Wasser gibt." Es wird geschätzt, dass Wadsleyit 3,3% Wasser enthalten kann. Es klingt nicht sehr beeindruckend, aber es kann einen Wadsleyit-Abgrund unter der Erde geben. Laut Smith kann es in einer Tiefe von 400 bis 500 Kilometern sechzig Prozent Wadsleyit geben, und dann werden uns erbärmliche 3,3 Prozent des Wassers zehn der zu Beginn diskutierten Ozeane der Erde geben.
Dan Frost, Geologe am Washington Geophysical Laboratory, glaubt, dass es noch mehr Wasser geben könnte. Seine Mitarbeiter schätzen, dass glasige Lavamaterialien bis zu fünfhundert Teile pro Million Wasser enthalten können. Und das sind noch dreißig Ozeane. Das Hauptproblem besteht darin, dass Wissenschaftler alle Informationen über die Mineralien des Mantels aus seiner oberen Schicht erhalten. Als nächstes kommt die Extrapolation, dass der gesamte Mantel gleichmäßig ist.
Die Suche wurde fortgesetzt, und 1997 fand eine von Smith angeführte Gruppe Wadsleyit-II, ein weiteres wasserführendes Mineral, das sich nicht einmal tief im Mantel zersetzt. Dies sind jedoch nur Hypothesen darüber, wie sich Mineralien unter unterirdischen Bedingungen verhalten.
Das Vorhandensein von Wasser im Inneren kann Ereignisse wie die Entstehung neuer Inseln und massive Ausbrüche von Vulkanlava stark beeinflussen. Beides sind Beispiele für "Hot Spots", die nach Ansicht von Wissenschaftlern die Aufschlüsse geschmolzener Lava an der Oberfläche darstellen. Früher dachte man, dass die Lava aufgrund des Aufstiegs heißer Blasen an die Oberfläche kommt, aber die Möglichkeit, dass der Prozess der Flüssigkeitsverdampfung die Ursache für den Anstieg sein könnte, wurde nie in Betracht gezogen.
Die wichtigsten Einwände der Gegner unterirdischer Ozeane sind einfach und verständlich: Unter dem Einfluss hoher Temperaturen muss Wasser verdunsten. Das Experiment bringt jedoch immer mehr Beweise für die Befürworter des Grundwassers. Guust Nolet aus Princeton entdeckte, dass die seismischen Geschwindigkeiten im tektonischen Schild unter Mitteleuropa unerwartet langsam waren. Es ist ein alter Kontinent und besteht aus kalten, dichten Felsen, auf denen nichts zu einer Verringerung der Geschwindigkeit seismischer Wellen führen sollte. Nolet glaubt, dass tiefes Wasser die einzig mögliche Erklärung ist.
Die Hypothese der Unterwassermeere wurde gerade geboren, und Wissenschaftler haben sie noch nicht in die Kategorie einer verlässlichen Theorie übersetzt. Eines der neuesten Forschungsgebiete ist der Versuch zu verstehen, ob Wasser von der Oberfläche in die Tiefen der Erde gelangt und wie viel davon von dort austritt. Insbesondere glaubt Nolet, dass das Gebiet unter Europa ständig mit Wasser von der Oberfläche gespeist wird. Es laufen interessante Berechnungen darüber, wie Grundwasser den Zustand der Atmosphäre, den Treibhauseffekt, das gegenwärtige und zukünftige Klima beeinflussen kann.
Alexander Semyonov
