Bislang diskutierte die wissenschaftliche Gemeinschaft über den Ausgangspunkt der Verfestigung des flüssigen Erdmantels: Begann sie in der Tiefe und schritt zur Oberfläche fort oder umgekehrt?
Dank einer fortschrittlichen numerischen Modellierung, die einen mehrphasigen Ansatz der Fluiddynamik integriert, liefert eine Studie neue Erkenntnisse über die Prozesse der chemischen und thermischen Differenzierung, die zur Bildung eines basaltischen Magmaozeans führten.
Verfestigung eines urzeitlichen Magmaozeans der Erde, die allmählich zur Bildung eines basaltischen Magmaozeans führt.
@Nicolas Sarter
Ein internationales Forscherteam des Institut de physique du globe de Paris (CNRS / IPGP / Université Paris Cité) und der York University hat die Interpretation der geophysikalischen Strukturen an der Basis des Erdmantels neu bewert. Ihre Arbeit stellt die traditionellen Modelle der Verfestigung des urzeitlichen Erdmantels in Frage.
Diese Studie zeigt, dass diese Frage zweitrangig ist. Der entscheidende Faktor liegt in der gravitativen Trennung zwischen dichten, eisenreichen Flüssigkeiten und leichteren, eisenarmen Feststoffen. Dieses natürliche Phänomen führte zur Ansammlung von eisenoxidreichen Flüssigkeiten über dem Erdkern, wodurch ein basaltischer Magmaozean entstand.
Durch die Integration von Phasenbeziehungen, Schmelzdiagrammen und der Verteilung chemischer Elemente während der Verfestigung ermöglichte die in dieser Studie verwendete numerische Modellierung eine Schätzung der Zusammensetzung und räumlichen Verteilung der urzeitlichen geochemischen Reservoirs. Diese Ergebnisse stehen in direktem Zusammenhang mit den in alten Gesteinen beobachteten isotopischen Anomalien.
Bedeutende Auswirkungen auf die geochemische Geschichte der Erde
Die Forscher wiesen auch nach, dass sich eine signifikante Menge an Feststoffen eher an der Oberfläche als in der Tiefe bildete. Diese Beobachtung legt nahe, dass geochemische Signaturen aus der Aufspaltung oberflächennaher Silikate in den tiefen Mantel eingedrungen sind, was die Wechselwirkungen zwischen der Dynamik des Erdmantels, der Petrologie und der Geochemie während der ersten Milliarden Jahre der Entwicklung felsiger Planeten in Frage stellt.
Darüber hinaus zeigen diese Arbeiten, dass die Bildung eines basaltischen Magmaozeans auf der Erde unvermeidlich war, selbst unter den ungünstigsten Bedingungen. Außerdem ist der geochemische Fingerabdruck dieser Verfestigung auf den festen Mantel deutlich weniger ausgeprägt, als es klassische geochemische Modelle vorhersagten, was auf eine intensive vertikale Durchmischung während der Verfestigung zurückzuführen ist.
Diese Entdeckungen ebnen den Weg für eine Neubewertung geochemischer und geophysikalischer Beobachtungen, die eine präzisere Rekonstruktion der thermischen und chemischen Geschichte der Erde seit ihrer Entstehung ermöglichen. Darüber hinaus bieten sie neue Einblicke in die Vielfalt felsiger Körper in unserem Sonnensystem und darüber hinaus.
Quelle: IPGP