Tief im Erdmantel gibt es sie zwei riesige Klumpen. Einer sitzt unter Afrika, während der andere dem ersten fast genau gegenüberliegt, unter dem Pazifischen Ozean. Aber diese beiden Blobs sind nicht gleichmäßig aufeinander abgestimmt.
Neue Forschungen haben ergeben, dass sich der Blob unter Afrika viel näher an die Oberfläche erstreckt – und instabiler ist – als der Blob unter dem Pazifik. Dieser Unterschied könnte letztendlich erklären helfen, warum die Kruste unter Afrika angehoben wurde und warum der Kontinent über Hunderte von Millionen von Jahren so viele große Supervulkanausbrüche erlebt hat.
„Diese Instabilität kann viele Auswirkungen auf die Oberflächentektonik haben, und auch Erdbeben und Supervulkanausbrüche”, sagte Qian Yuan, ein graduierter Mitarbeiter in Geologie an der Arizona State University (ASU), der die Forschung leitete.
Ein Paar Blobs
Die Mantel-Blobs sind zu Recht als „große Provinzen mit niedriger Scherwellengeschwindigkeit“ oder LLSVPs bekannt. Das bedeutet, dass, wenn durch Erdbeben erzeugte seismische Wellen diese tiefen Mantelzonen durchqueren, die Wellen langsamer werden. Diese Verlangsamung weist darauf hin, dass der Mantel an dieser Stelle etwas anders ist, z. B. Dichte oder Temperatur – oder beides.
Wissenschaftler sind sich nicht sicher, warum die Mantelkleckse existieren. Es gibt zwei beliebte Hypothesen, sagte Yuan gegenüber Live Science. Einer ist, dass sie aus Krustenansammlungen bestehen, die von subduziert wurden Erde‘s Oberfläche bis tief in den Mantel. Eine andere ist, dass sie die Überreste eines Ozeans aus Magma sind, der während der Frühgeschichte der Erde im unteren Mantel existiert haben könnte. Als dies Magma Ozean gekühlt und kristallisierthat er möglicherweise Bereiche hinterlassen, die dichter waren als der Rest des Mantels.
Frühere Studien hätten angedeutet, dass diese beiden Blobs möglicherweise nicht gleich geschaffen wurden, sagte Yuan, aber keine dieser Forschungen habe globale Datensätze verwendet, die die beiden leicht vergleichen könnten. Er und sein Berater, ASU-Assistenzprofessor für Geodynamik, Mingming Li, untersuchten 17 globale seismische Wellendatensätze, um die Höhe jedes Blobs zu bestimmen.
Sie fanden heraus, dass sich der afrikanische Fleck etwa 620 Meilen (1.000 Kilometer) höher erstreckt als der pazifische Fleck. Das ist eine Differenz von ungefähr 113 Mount Everest. Insgesamt erstreckt sich der pazifische Blob 435 bis 500 Meilen (700 bis 800 km) von der Grenze zwischen Kern und Mantel nach oben. Der afrikanische Blob erstreckt sich etwa 990 bis 1.100 Meilen (1.600 bis 1.800 km) nach oben.
Blobuläre Instabilität
Die Forscher verwendeten dann Computermodelle, um herauszufinden, welche Merkmale der Blobs diese Unterschiede erklären könnten. Die wichtigsten, fanden sie, waren die Dichte der Blobs selbst und die Viskosität des umgebenden Mantels. Die Viskosität bezieht sich auf die Leichtigkeit, mit der sich das Mantelgestein verformen lässt.
Damit der afrikanische Blob so viel größer ist als der pazifische Blob, muss er laut Yuan viel weniger dicht sein. “Weil es weniger dicht ist, ist es instabil”, sagte er.
Der afrikanische Fleck ist noch weit von der Erdkruste entfernt – der Mantel ist insgesamt 2.900 km dick –, aber die Instabilität dieser tiefen Struktur könnte Auswirkungen auf die Oberfläche des Planeten haben. LLSVPs können eine Quelle heißer Mantelmaterialwolken sein, die nach oben steigen. Diese Schwaden wiederum könnten Supervulkanausbrüche, tektonische Umwälzungen und möglicherweise sogar den Zusammenbruch des Kontinents verursachen, sagte Yuan.
Der afrikanische Blob „befindet sich sehr nahe an der Oberfläche, daher besteht die Möglichkeit, dass eine große Mantelwolke aus dem afrikanischen Blob aufsteigt und zu mehr Aufsteigen an der Oberfläche sowie zu Erdbeben und Supervulkanausbrüchen führen kann“, sagte Yuan.
Diese Prozesse finden über viele Millionen Jahre statt und wurden in Afrika fortgesetzt. Es scheint eine Verbindung zwischen dem afrikanischen Blob und größeren Eruptionen zu geben, sagte Yuan. Ein Papier aus dem Jahr 2010 veröffentlicht in der Zeitschrift Nature fanden heraus, dass in den vergangenen 320 Millionen Jahren 80 % der Kimberlite oder gewaltige Eruptionen des Mantelgesteins mit sich brachten Diamanten an die Oberfläche, sind direkt über der Grenze des afrikanischen Flecks aufgetreten.
Yuan und Li veröffentlichten ihre Ergebnisse am 10. März in der Zeitschrift Natur Geowissenschaften. Sie arbeiten jetzt an der Erforschung der Ursprünge der Blobs. Obwohl diese Ergebnisse noch nicht in einem Peer-Review-Journal veröffentlicht wurden, präsentierten die Forscher die Ergebnisse auf der 52. Lunar and Planetary Science Conference im März 2021; Diese Forschung deutete darauf hin, dass die Blobs könnten Überreste des planetengroßen Objekts sein das vor etwa 4,5 Milliarden Jahren auf die Erde geschleudertbildet den Mond.
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.