Die Suche nach den verborgenen Bergen der Erde

Es war ein strahlender Sommertag in der Antarktis. Durch gefrorene Wimpern blickte Samantha Hansen blinzelnd auf die konturlose Landschaft: eine Wand aus Weiß, wo oben dasselbe war wie unten und der Boden nahtlos in den Himmel überging. Inmitten dieser verwirrenden Bedingungen mit Temperaturen um die -62 °C (-80 °F) suchte sie nach einer geeigneten Stelle im Schnee und holte einen Spaten heraus.

Hansen befand sich im trostlosen Inneren des Kontinents – nicht in der vergleichsweise milden, malerischen Antarktis von Kreuzfahrtschiffen, sondern in einer unbarmherzigen Umgebung, der die einheimische Tierwelt selten trotzt. Als Teil eines Teams der University of Alabama und der Arizona State University suchte sie nach versteckten „Bergketten“ – Gipfeln, die noch nie ein Entdecker betreten hat und die noch nie von Sonnenlicht erleuchtet wurden. Diese Berge liegen tief im Inneren der Erde.

Es war 2015 und die Forscher waren in der Antarktis, um eine seismologische Station aufzubauen – eine halb im Schnee vergrabene Ausrüstung, die es ihnen ermöglichen würde, das Innere unseres Planeten zu untersuchen. Insgesamt installierte das Team 15 in der gesamten Antarktis.

Die bergähnlichen Strukturen, die sie enthüllten, sind äußerst mysteriös. Aber Hansens Team hat herausgefunden, dass diese sogenannten Ultra-Low-Velocity-Zonen (ULVZs) wahrscheinlich auch fast allgegenwärtig sind – egal wo auf der Welt Sie sich befinden, sie können tief unter Ihren Füßen lauern. „Wir haben praktisch überall Hinweise auf ULVZs gefunden“, sagt Hansen. Die Frage ist: Was sind sie? Und was machen sie auf unserem Planeten?

Eine mysteriöse Geschichte

Die seltsamen Berge im Inneren der Erde entstehen an einer kritischen Schwelle: der zwischen dem metallischen Kern des Planeten und dem umgebenden Gesteinsmantel. Dieser abrupte Übergang ist, wie Hansens Team betont, sogar noch drastischer als die Änderung der physikalischen Eigenschaften zwischen festem Gestein und Luft. Es fasziniert Experten seit Jahrzehnten – ebenso rätselhaft wie einflussreich für die Geologie des Planeten.

Obwohl die „Kern-Mantel-Grenze“ Tausende von Kilometern von der Erdoberfläche entfernt ist, gibt es überraschend viel Austausch zwischen ihren unergründlichen Tiefen und unserer eigenen Welt. Es wird angenommen, dass es sich dabei um eine Art Friedhof für antike Teile des Meeresbodens handelt – und es könnte sogar der Grund für die Existenz von Vulkanen an unerwarteten Orten wie Hawaii sein, indem es überhitzte Autobahnen zur Erdkruste schafft.

Die Geschichte der tiefen Berge der Erde begann im Jahr 1996, als Wissenschaftler die Kern-Mantel-Grenze weit unter dem zentralen Pazifik erforschten. Sie taten dies, indem sie seismische Wellen untersuchten, die durch massive Bodenerschütterungen erzeugt wurden: normalerweise Erdbeben, obwohl Atombomben den gleichen Effekt erzielen können. Diese Wellen gehen direkt durch die Erde und können von seismischen Stationen an anderen Orten auf der Erdoberfläche erfasst werden, manchmal mehr als 12.742 km (7.918 Meilen) von ihrem Ausgangspunkt entfernt. Durch die Untersuchung der Wege, die die Wellen auf ihrem Weg nehmen – beispielsweise der Art und Weise, wie sie von verschiedenen Materialien gebrochen werden – können Wissenschaftler ein röntgenähnliches Bild des Inneren des Planeten zusammenstellen.

Als Forscher die von 25 Erdbeben erzeugten Wellen untersuchten, stellten sie fest, dass diese unerklärlicherweise langsamer wurden, als sie einen gezackten Fleck an der Kern-Mantel-Grenze erreichten. Dieses riesige, jenseitige Gebirge war sehr variabel – einige Gipfel erstreckten sich 40 km (24,8 Meilen) in den Erdmantel, was der 4,5-fachen Höhe des Everest entspricht. Andere hingegen waren nur 3 km (1,7 Meilen) hoch.

Seitdem wurden ähnliche Berge an verstreuten Orten rund um den Kern gefunden. Einige sind besonders groß: Ein Monsterexemplar nimmt einen 910 km (565 Meilen) breiten Fleck unter Hawaii ein.

Doch bis heute weiß niemand, wie sie dorthin gelangt sind oder woraus sie bestehen.

Der größte Teil der Erdkruste besteht aus Basalt – und dies könnte auch das Material hinter den mysteriösen Tiefenbergen der Erde sein (Quelle: Getty Images)

Eine Theorie besagt, dass es sich bei den Bergen um Teile des unteren Erdmantels handelt, die aufgrund ihrer Nähe zum glühenden Erdkern überhitzt sind. Während der Mantel 3.700 °C (6.692 °F) erreichen kann, ist dies relativ mild – der Kern kann atomare Höchsttemperaturen von 5.500 °C (9.932 °F) erreichen – nicht weit von der Temperatur an der Sonnenoberfläche entfernt. Es wird vermutet, dass die heißesten Teile der Kern-Mantel-Grenze teilweise schmelzen – und dies wird von Geologen als ULVZs bezeichnet.

Alternativ könnten die Tieferdberge aus einem Material bestehen, das sich geringfügig vom umgebenden Erdmantel unterscheidet. Unglaublicherweise geht man davon aus, dass es sich um Überreste einer alten ozeanischen Kruste handeln könnte, die in ihren Tiefen verschwand und schließlich im Laufe von Hunderten von Millionen Jahren absank und sich direkt über dem Kern ablagerte.

In der Vergangenheit haben Geologen nach Hinweisen auf ein zweites Rätsel gesucht. Die tiefen Berge der Erde befinden sich in der Regel in der Nähe anderer mysteriöser Strukturen: riesiger Klumpen oder großer Provinzen mit geringer Schergeschwindigkeit (LLSVPs). Es gibt nur zwei: einen amorphen Klumpen namens „Tuzo“ unter Afrika und einen weiteren namens „Jason“ unter dem Pazifik. Es wird angenommen, dass sie wirklich urzeitlich sind und möglicherweise Milliarden von Jahren alt sind. Auch hier weiß niemand, was sie sind oder wie sie dorthin gelangt sind. Aber ihre unmittelbare Nähe zu den Bergen hat zu der Annahme geführt, dass sie irgendwie miteinander verbunden sind.

Eine Möglichkeit, diesen Zusammenhang zu erklären, ist, dass alles tatsächlich damit begann, dass tektonische Platten in den Erdmantel abrutschten und bis zur Kern-Mantel-Grenze sanken. Diese breiten sich dann langsam aus und bilden eine Reihe von Strukturen, die eine Spur aus Bergen und Klecksen hinterlassen. Das würde bedeuten, dass beide aus uralter ozeanischer Kruste bestehen: einer Kombination aus Basaltgestein und Sedimenten vom Meeresboden, die allerdings durch die starke Hitze und den Druck umgewandelt wurden.

Doch die Existenz tiefer Erdberge unterhalb der Antarktis könnte dem widersprechen, vermutet Hansen. „Der größte Teil unserer Untersuchungsregion, die südliche Hemisphäre, ist ziemlich weit von diesen größeren Strukturen entfernt.“

Eine kalte Suche

Um ihre seismologischen Stationen in der Antarktis zu installieren, flogen Hansen und ihr Team mit Hubschraubern und Kleinflugzeugen zu geeigneten Orten und platzierten die Ausrüstung im hüfthohen Schnee – einige in Küstennähe, unter den neugierigen Blicken der ansässigen Pinguine, andere im Landesinneren.

Es dauerte nur wenige Tage, bis die ersten Ergebnisse erzielt wurden. Die Instrumente können Erdbeben fast überall auf der Erde erkennen – „Wenn es groß genug ist, können wir es sehen“, sagt Hansen – und es gibt viele Möglichkeiten. Das US-amerikanische National Earthquake Information Center registriert täglich rund 55 Erdbeben auf der ganzen Welt.

Während die Identifizierung von Gebirgsketten tief in der Erde bereits früher durchgeführt wurde, hatte noch nie jemand unterhalb der Antarktis nach ihnen gesucht. Es befindet sich nicht in der Nähe eines der mysteriösen Klumpen oder der Stelle, an der kürzlich tektonische Platten gefallen sind. Doch zur Überraschung des Teams fanden sie sie an jedem Standort, den sie beprobten.

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Früher ging man davon aus, dass die Berge verstreut in der Nähe von Flecken liegen. Hansens Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass sie möglicherweise eine kontinuierliche Decke bilden, die den Erdkern umhüllt.

Um diese Idee zu testen, sind noch viel mehr Untersuchungen erforderlich: Vor der Antarktis-Studie wurden nur 20 % der Kern-Mantel-Grenze überprüft. „Aber wir hoffen, diese Lücke zu schließen“, sagt Hansen, der erklärt, dass dies auch von der Entwicklung neuer Techniken zur Identifizierung kleinerer Strukturen abhängt. In einigen Regionen ähneln die ULVZ-Strukturen eher schlanken Plateaus als Bergen, daher ist es noch nicht möglich, die gesamte Schicht zu sehen – sie werden auf Seismographen nicht angezeigt, wenn sie überhaupt vorhanden sind.

Sollten die Berge jedoch tatsächlich so weit verbreitet sein, hätte dies Auswirkungen sowohl darauf, woraus sie bestehen, als auch darauf, wie sie mit den größeren Blob-Strukturen verbunden sind. Könnten die kleineren, berggroßen Überreste tektonischer Platten wirklich so weit von den größeren Klumpen entfernt gelandet sein?

Was auch immer wir entdecken, es ist seltsam passend, dass die kalte, fremde Landschaft der Antarktis uns Hinweise auf die seltsamen, überhitzten Berge in der Tiefe der Erde gegeben hat.

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