Überraschende Einblicke in Geburt der ozeanischen Kruste

Sie überziehen die Erde wie ein Netz aus steinernen Nähten – die mittelozeanischen Rücken. An ihnen entsteht die ozeanische Kruste, die Deckschicht, die zwei Drittel unseres Planeten bedeckt. Jetzt haben Wissenschaftler überraschende Einblicke in diese „Krustenfabriken“ gewonnen.

Der Ostpazifische Rücken, ein ausgedehnter unterseeischer Gebirgszug rund 1.500 Kilometer westlich der südamerikanischen Küste, ist eine der schnellsten Fabriken neuen Meeresbodens unseres Planeten. Hier entsteht neue ozeanische Kruste aus Magma, das aus den Tiefen des Erdinneren aufsteigt.

Experiment blickt in Meeresboden

Was genau in dieser “Krustenfabrik” geschieht und welche Kräfte den jungen Meeresboden formen, haben jetzt neue Untersuchungen durch Wissenschaftler der Woods Hole Oceanographic Institution, der Brown Universität und der Japanischen Behörde für Meeres-und Geowissen und Technologie gezeigt. Das internationale Forscherteam verglich erstmals die Ergebnisse des 1995 durchgeführten MELT-Experiments (Mantle Electromagnetic and Tomography) mit aktuellen Daten.

MELT war eines der umfangreichsten marinen geophysikalischen Experimente, die jemals durchgeführt worden sind. In seinem Rahmen registrierten 51 Seismometer am Meeresgrund und 30 magnetotellurische Empfänger drei Kilometer unter dem Meer Schallwellen und Magnetfelder entlang des gesamten Ostpazifischen Rückens.

„Sprung“ in 60 Kilometern Tiefe

In den jetzt in “Nature” veröffentlichten Ergebnissen stellte das Forscherteam fest, dass das Gestein in bis zu 60 Kilometern Tiefe elektrische Ströme nur schwach leitet, Schallwellen dafür aber sehr schnell. Unterhalb dieser Tiefe jedoch kehrt sich dieses Verhalten um: Die elektrische Leitfähigkeit steigt sprunghaft an, Schallwellen dagegen „schleichen“ nur noch durch das Gestein.

Einen solchen Umschwung in den elektrischen Eigenschaften des Untergrunds hatten die Wissenschaftler zwar erwartet, nicht jedoch, dass er so nahe am Ostpazifischen Rücken auftreten würde. Überraschend war auch, wie wenig sich diese Grenzschicht mit steigender Entfernung vom Rücken verändert.

Trockenheit als Ursache?

Donald Forsyth, Meeresgeologe an der Brown Universität, hat auch bereits eine Theorie über die Ursachen dieser plötzlichen strukturellen Änderungen im Untergrund: Dehydration. „Wenn das Magma zur Oberfläche aufsteigt und dabei neue Kruste bildet, hinterlässt es eine trockene Schicht, die ungefähr 60 Kilometer dick ist“, so berichtet der Forscher. „Dieser Wandel vom trockenen Oberflächengestein zum „feuchten“ Gestein darunter verbessert die elektrische Leitfähigkeit und bremst den Schall.“

Bisher gingen Forscher davon aus, dass das nach oben steigende Magma sich graduell abkühlt, doch die neuen Daten deuten daraufhin, dass sich dieser Prozess schneller und sprunghafter vollziehen könnte als bisher angenommen. „rund zwei Drittel der Erdoberfläche besteht aus ozeanischer Kruste – und diese wird an den mittelozanischen Rücken gebildet“, erklärt Forsyth. „Unsere Arbeit trägt dazu bei, die grundlegenden Prozesse besser zu verstehen, die diese Kruste bildet.“

(Brown University, 12.09.2005 – NPO)