Einschlüsse von Eis in Diamanten entdeckt

Wasser ist eine wesentliche Grundlage für das Leben auf der Erde. Doch auch Hunderte Kilometer unter der Erdoberfläche spielt es eine wichtige Rolle für geologische Prozesse – etwa für den Vulkanismus. Nun fanden Wissenschaftler einen Beleg für eines der tiefsten Wasservorkommen überhaupt: In Diamanten aus einer Tiefe von bis zu 660 Kilometern entdeckten sie Einschlüsse von Wasser. Wie die Gruppe in der Fachzeitschrift „Science“ berichtet, nimmt das von den Edelsteinen umhüllte Wasser eine spezielle kristalline Form an.

Zusammen mit seinen Kollegen analysierte Oliver Tschauner von der University of Nevada in Las Vegas verschiedene Diamanten aus dem äußeren Rand des unteren Erdmantels. Dazu nutzten die Forscher stark fokussierte Röntgenstrahlung der Synchrotronstrahlungsquelle Advanced Photon Source in den USA. Die Röntgenstrahlen wurden von den Diamanten und den nur wenige Mikrometer großen Einschlüssen darin auf eine charakteristische Weise gebeugt. Aus den Beugungsmustern konnten die Wissenschaftler auf die Beschaffenheit der eingeschlossenen Stoffe zurückschließen. Demnach handelt es sich um eine spezielle Eisvariante – sogenanntes Eis-VII – mit einer unter hohem Druck stabilen kubischen Kristallstruktur.

Erdaufbau

„Diese Vorkommen und Konzentrationen von Wasser in der sogenannten Übergangszone und im unteren Erdmantel spielen eine große Rolle im Wasserhaushalt der Erde“, so Tschauner. Vor vier Jahren entdeckten Geowissenschaftler bereits Wassereinschlüsse in Diamanten aus einer Tiefe von etwa 500 Kilometern. Ausgehend von den damaligen Messergebnissen sollte es 520 bis 660 Kilometer unter der Erdoberfläche so viel Wasser geben wie in allen Ozeanen zusammen. Die neue Entdeckung – mit Diamanten aus dem unteren Erdmantel – reicht nun noch weiter. Da Tschauner und seine Kollegen sowohl Diamanten aus Asien als auch aus Afrika untersuchten, kann zudem von einem globalen Phänomen ausgegangen werden.

Vermutlich gelangte das Wasser durch das Abtauchen der ozeanischen unter die kontinentale Erdkruste in den Erdmantel und schließlich in die Diamanten. Wegen der im Erdmantel herrschenden hohen Drücke konnte das Wasser selbst bei Temperaturen von 1200 bis 1400 Grad Celsius in Form von Eis-VII in die Edelsteine eingeschlossen werden. Geophysiker gehen davon aus, dass die Wasservorkommen im Erdmantel für das Fließverhalten heißer Gesteine und die Entstehung von Magma eine entscheidende Rolle spielen.