Wissenschaftler haben eine einzige Lavaquelle für alle Hotspots der Erde entdeckt

Im Verlauf der Studie kamen die Wissenschaftler zu einem überraschenden Ergebnis: Alle Laven stammen wahrscheinlich aus einem einzigen Reservoir tief im Erdmantel.

Der Erdmantel ist eine massive Schicht aus festem Gestein, die etwa 84 Prozent des Volumens des Planeten ausmacht. Diese Schicht befindet sich zwischen dem Eisenkern und der Erdkruste. Trotz der hohen Temperaturen bleibt der Mantel aufgrund des enormen Drucks fest. Magma, das aus dem Mantel freigesetzt wird und durch die Kruste an die Oberfläche dringt, wird zu Lava und bildet vulkanische Inseln und Gebirgszüge in so genannten Hotspots - Gebieten, in denen Magma aus den Tiefen des Mantels aufsteigt.

Früher nahm man an, dass die chemische Vielfalt der Laven, die an diesen Hotspots ausbrechen, auf die Heterogenität der Magmaquellen im tiefen Erdmantel zurückzuführen ist. Man ging davon aus, dass sich die verschiedenen Magmakomponenten in verschiedenen Teilen des Mantels zu unterschiedlichen Zeiten gebildet haben könnten und eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufwiesen.

Eine in Nature Geoscience veröffentlichte Studie zeigt jedoch, dass die Vielfalt in der chemischen Zusammensetzung der Laven auf Prozesse zurückzuführen ist, die während des Aufstiegs des Magmas an die Oberfläche stattfinden, und nicht auf Unterschiede in den Quellen im Mantel. Das bedeutet, dass es in der Tiefe des Erdmantels ein einziges, relativ homogenes Magmareservoir gibt.

Die Geologen analysierten Spurenelemente und Isotope in Lavaströmen von Hotspots sowie in Kimberliten und Basalten aus großen magmatischen Provinzen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Ausgangsmagmen, aus denen diese Laven stammen, ähnliche Element- und Isotopenzusammensetzungen aufweisen. Dies deutet auf eine einzige magmatische Quelle tief im Erdmantel hin und widerspricht früheren Theorien, die von einer erheblichen Heterogenität ausgehen.

Die neue Entdeckung legt ein einfacheres Modell für die Entwicklung des Erdmantels nahe. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass ein einziges Reservoir im Erdmantel bereits im Archaischen Äon, vor etwa 2,5 bis 4 Milliarden Jahren, mit inkompatiblen Elementen angereichert wurde. Dieses Reservoir ist seither relativ unverändert geblieben, was seine Gleichförmigkeit erklärt.

Wenn sich diese Erkenntnisse bestätigen, werden sich unsere Vorstellungen über die innere Struktur der Erde ändern. Der Erdmantel wird homogener erscheinen als bisher angenommen. Diese Studie wird auch dazu beitragen, die Prozesse in der Frühgeschichte unseres Planeten besser zu verstehen und die Entwicklung der Erde zu erhellen.