Niemand kann ins Erdinnere blicken. Selbst kann niemand tief genug bohren, um Gesteinsproben aus dem Erdmantel zwischen dieser Lithosphäre und dem Erdkern zu holen oder dort Temperatur und Kompression zu messen. Deswegen nutzen Geophysiker:medial indirekte Methoden, um zu sehen, welches sich tief unter unseren Füssen abspielt.
So verwenden sie z. B. Seismogramme, deshalb Erdbebenaufzeichnungen, um die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Erdbebenwellen zu ermitteln. Damit kalkulieren sie die inwendig Struktur dieser Schutzerde. Dies ist sozusagen so, wie Mediziner:medial, die mittels Ultraschall Organe, Muskeln oder Adern im Körperinneren modellieren, ohne dazu den Leib zu öffnen.
Seismische Wellen liefern Informationen
Und dies geht so: Bebt die Schutzerde, breiten sich vom Küchenherd seismische Wellen in ganz Richtungen aus. Aufwärts ihrem Weg durch die Schutzerde werden sie gebrochen, gebeugt oder reflektiert. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen hängt vom jeweiligen Wellentyp ab, im Unterschied dazu gleichfalls von dieser spezifisches Gewicht und Elastizität des Materials, dies die Wellen wiederholen. Seismografische Stationen zeichnen selbige unterschiedlichsten Wellen hinaus, und mit Hilfe von dieser Aufzeichnungen können Geophysiker:medial hinaus die Struktur und die Bewandtnis dieser Schutzerde schliessen und die Vorgänge im Erdinnern untersuchen.
So bestimmten Erdwissenschaftler:medial mit Hilfe von dieser seismischen Aufzeichnungen die Position von untergetauchten tektonischen Reifenpanne im gesamten Erdmantel. Sie fanden sie stets dort, wo sie selbige erwartet hatten: im Rubrik von sogenannten Subduktionszonen, deshalb dort, wo zwei Reifenpanne aufeinandertreffen und die eine unter die andere ins Erdinnere abtaucht. Dies hat den Wissenschaftlern geholfen, den plattentektonischen Zyklus zu sondieren, deshalb die Eröffnung und Zerstörung von Reifenpanne an dieser Erdoberfläche im Laufe dieser Erdgeschichte.
Plattenreste, wo es keine verschenken kann
Nun im Unterschied dazu macht ein Team von Geophysiker:medial dieser ETH Zürich und des California Institute of Technology eine überraschende Feststellung: Mit einem neuen hochauflösenden Schema finden sie im Erdinnern weitere Bereiche, die nachdem Resten von untergetauchten Reifenpanne aussehen. Welche liegen im Unterschied dazu nicht dort, wo sie erwartet wurden, sondern gleichfalls unter grossen Ozeanen oder innerhalb von Kontinenten – weit weit von Plattengrenzen. Dort im Unterschied dazu gibt es keine geologischen Hinweise hinaus längst vergangene Subduktion. Welche Studie wurde vor kurzem in dieser Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.
Dies Neue an ihrem Modellansatz ist, dass die ETH-Forschenden nicht nur verschmelzen Typ von Erdbebenwellen nutzen, um die Struktur des Erdinnern zu untersuchen, sondern ganz. Fachleute nennen dies Verfahren Full Waveform Umkehrung. Dies macht dies Schema sehr rechenintensiv, weshalb die Forschenden den Supercomputer Piz Daint am CSCS in Lugano benutzten. Liegt unter dem Pazifik eine vergangene Welt?
«Offenbar sind solche Zonen im Erdmantel viel weiter verbreitet, wie bisher erfunden», sagt Thomas Schouten, Erstautor und Promovend am Geologischen Institut dieser ETH Zürich.
Eine dieser neu entdeckten Zonen liegt unter dem westlichen Pazifik. Dort sollte im Unterschied dazu nachdem gängigen plattentektonischen Theorien und Erkenntnissen kein Werkstoff von abgetauchten Reifenpanne vorhanden sein, weil es unmöglich ist, dass es in dieser jüngeren geologischen Vergangenheit Subduktionszonen in dieser Nähe gab. Um welches Werkstoff es sich handelt, ist den Forschenden jedoch nicht familiär, gleichfalls nicht, welches dies zum Besten von die Kontrastumfang im Inneren dieser Schutzerde bedeutet. «Dies ist unser Dilemma. Mit dem neuen hochaufgelösten Schema sehen wir zwar überall im Erdmantel solche Anomalien. Welches sie genau sind und welches zum Besten von Werkstoff die von uns aufgedeckten Probe erzeugt, wissen wir nicht».
Es sei wie im Rahmen einem Mediziner, dieser jahrzehntelang mit Ultraschall den Zirkulation untersucht und genau dort Arterien findet, wo er sie vermutet, sagt ETH-Professor Andreas Fichtner. «Gibt man ihm jedoch ein neues, besseres Untersuchungsinstrument, sieht er plötzlich in dieser Pobacke eine Schlagader, die da tatsächlich nicht hingehört. Genauso geht es uns mit den neuen Erkenntnissen», erklärt dieser Wellenphysiker. Er hat dies Schema in seiner Posten entwickelt und den Identifikationsnummer geschrieben.
Mehr Informationen aus den Wellen ziehen
Die Forschenden können deshalb bislang nur spekulieren. «Wir denken, dass die Anomalien im unteren Erdmantel vielfältige Ursprünge nach sich ziehen», sagt Schouten. Er hält es zum Besten von möglich, dass sie nicht bloss aus kaltem Plattenmaterial da sein, dies in den letzten 200 Mio. Jahren abgetaucht ist. «Es könnte entweder sehr altes silikatreiches Werkstoff sein, dies seit dem Zeitpunkt dieser Entstehung des Erdmantels vor vier Milliarden Jahre dort ist und trotz dieser Konvektionsbewegungen im Mantel überlebt hat. Oder es könnten Zonen sein, wo sich eisenreiches Gestein reichlich Milliarden von Jahren anreichert wie Folge dieser Mantelbewegungen», sagt er.
Zum Besten von den Erdwissenschaftler heisst es vor allem, dass es mehr Wissenschaft mit noch besseren Modellen braucht, um mehr Feinheiten im Erdinnern zu sehen. «Die Wellen, die wir zum Besten von dies Schema nutzen, repräsentieren im Wesentlichen nur eine Tatsache ab, nämlich die Leistung, mit dieser sie durch dies Erdinnere rasen», sagt Schouten. Dies werde dem komplexen Inneren dieser Schutzerde jedoch nicht gerecht. «Wir sollen die unterschiedlichen Materialparameter kalkulieren, die die beobachteten Wellengeschwindigkeiten dieser verschiedenen Wellentypen hervorbringen könnte. Im Wesentlichen sollen wir uns intensiv mit den Materialeigenschaften befassen, die hinter dieser Wellengeschwindigkeit steckt», betont Schouten.
