In 600 km Tiefe

Diamant beweist: Tief im Erdmantel gibt es Wasser

(Bild: Universität Wien/Lutz Nasdala)

Ein Diamantenfund in Brasilien beweist, was Geologen schon seit Langem vermutet haben: Es gibt Wasser in der sogenannten Übergangszone des Erdmantels - in 410 bis 660 Kilometern Tiefe. Das hat ein internationales Team von Forschern, dem auch der Mineraloge Lutz Nasdala von der Universität Wien angehört, herausgefunden.

Kanadische Forscher haben in der brasilianischen Stadt Juina einen fünf Millimeter großen Diamanten entdeckt, der aus 520 bis 660 Kilometern Tiefe stammt. Er enthält Wasser sowie das Mineral Ringwoodit - ein Magnesium-Eisen-Silikat, das sehr hohen Druck benötigt, um zu entstehen. Über ihre Entdeckung berichtet das internationale Team um Graham Pearson von der Universität Alberta im Fachjournal "Nature".

Ringwoodit wurde bisher nur in Meteoriten gefunden oder im Labor hergestellt. Nun aber steht fest: Das Mineral entsteht auch auf der Erde, und zwar im unteren Teil der sogenannten Übergangszone, die den oberen und unteren Erdmantel trennt, in 520 bis 660 Kilometern Tiefe unter sehr hohem Druck. 

Erster Nachweis von irdischem Ringwoodit
Die Forscher konzentrierten sich auf eine rund ein dreißigstel Millimeter große Verunreinigung in dem Diamanten, die sich bei der Untersuchung durch die Wiener Mineralogen als einzigartig erwies. "Der eingeschlossene Ringwoodit in unserem Diamanten stellt den ersten direkten Nachweis für das terrestrische Vorkommen dieser Mineralphase dar", betont Experte Nasdala, der davon ausgeht, dass das Mineral im Juina-Diamanten bei etwa 180 bis 210 Kilobar Druck und einer Temperatur zwischen 1.200 und 1.500 Grad Celsius entstanden ist.

Auf dem Weg an die Erdoberfläche bilde sich Ringwoodit meist einfach zurück, erläuterte Hans Keppler von der Universität Bayreuth, der den Sensationsfund im Fachjournal "Nature" kommentiert. Auf welche Weise der nun entdeckte Diamant zur Erdoberfläche gelangte, ist noch nicht genau geklärt.

Diamant umschließt wasserhaltiges Mineral
Aufgrund seiner Struktur kann Ringwoodit Wasser lösen - allerdings nur maximal zwei Prozent seines Gewichtes, wie Forscher durch Experimente herausfanden. Das in Brasilien gefundene Stück enthält über ein Prozent Wasser. "Damit haben wir erstmals bewiesen, dass es im Erdinneren Wasser gibt", so Nasdala, Leiter des Instituts für Mineralogie und Kristallographie an der Universität Wien. 

Bisher wurde angenommen, dass sich unsere Wasservorkommen auf die Atmosphäre und die Erdkruste beschränken. Die Frage, ob es im Erdinneren Wasserreserven gibt, wird in Fachkreisen schon seit Längerem kontrovers diskutiert. Es gibt die Theorie, dass sich in der Übergangszone zwischen dem oberen und unteren Erdmantel Wasser befindet. "Dafür haben wir nun erstmals einen Beweis geliefert", freut sich Nasdala.

Mineral in sehr feuchter Umgebung entstanden
Das flüssige Nass im Kristallgitter des Ringwoodit deutet laut Angaben der Forscher zudem darauf hin, dass das Mineral in einer sehr feuchten Umgebung entstanden ist. "Die Theorie, dass die heiße Schmelze im Erdmantel wasserfrei sei, haben wir damit widerlegt", bringt es der Mineralologe auf den Punkt.

Da die Übergangszone, aus der das Material stammt, Hunderte Kilometer dick ist, könnten dort riesige Wassermengen lagern. "Unser größtes Wasserreservoir würde sich somit nicht auf, sondern unter der Erde befinden", folgert Nasdala und teilt damit die Einschätzung von Studienautor Pearson, wonach die Übergangszone so viel Wasser wie alle Ozeane zusammen enthalten könnte. Der französische Schriftsteller Jules Verne hatte in seinem Buch "Die Reise zum Mittelpunkt der Erde" aus dem Jahr 1864 also recht: Es gibt auch im Erdinneren erhebliche Mengen an Wasser.