Ist der untere Erdmantel zähflüssig?

Ist der untere Erdmantel zähflüssig? – Ein Blick in die Asthenosphäre

Der Erdmantel, die Schicht zwischen Erdkruste und Erdkern, ist nicht homogen. Stattdessen präsentiert er eine bemerkenswerte Variation in seinen physikalischen Eigenschaften, vor allem hinsichtlich der Viskosität. Während der obere Erdmantel im Wesentlichen fest ist, zeichnet sich der untere Mantel durch eine besondere Eigenschaft aus: Er ist nicht fest, aber auch nicht flüssig, sondern zähflüssig. Diese zähflüssige Beschaffenheit, die vor allem in der Asthenosphäre, einem Teil des unteren Mantels, auftritt, ist entscheidend für die tektonischen Prozesse auf der Erde.

Die Vorstellung von einem zähflüssigen, teilweise geschmolzenen unteren Mantel ist jedoch nicht einfach ein Bild aus der Lehrbuchliteratur. Sie basiert auf komplexen wissenschaftlichen Untersuchungen, die vielfältige Methoden und Datenquellen kombinieren. Geophysikalische Daten, wie seismische Wellen, liefern Informationen über die Dichteschwankungen und die mechanischen Eigenschaften innerhalb des Mantels. Die Analyse von Magmen, die aus dem Mantel aufsteigen, und die Untersuchung von Mineralproben aus dem Erdmantel unter hohen Druck und Temperatur helfen, die thermodynamischen Bedingungen im tiefen Erdinneren zu rekonstruieren. Zusätzlich liefern Experimente im Labor, die Materialien unter immensem Druck und Hitze simulieren, entscheidende Hinweise zur Viskosität der verschiedenen Mantelmaterialien.

Die zähflüssige, teilweise geschmolzene Beschaffenheit der Asthenosphäre ist nicht einheitlich. Ihre Eigenschaften variieren mit der Temperatur und dem Druck. In tieferen Bereichen, wo der Druck höher ist, verhält sich der Mantel zähflüssiger. Diese Variabilität der Viskosität ermöglicht es den großen, langsamen Bewegungen des Mantels, die Kontinentaldrift und die Plattentektonik antreiben. Das Magma, das aus Vulkanen austritt, stammt oft aus dieser zähflüssigen Zone. Dabei spielt die Konvektion innerhalb des Mantels eine wichtige Rolle: Warme, weniger dichte Material steigt auf, kühlt ab und sinkt dann wieder ab, wodurch ein zyklischer Prozess entsteht, der als Mantelkonvektion bekannt ist. Diese Konvektion, angetrieben von der Wärme aus dem Erdkern, ist die treibende Kraft hinter den tektonischen Plattenbewegungen.

Die zähflüssige Asthenosphäre ist also kein statisches, starres Reservoir. Vielmehr ist sie ein dynamisches System, das stetig durch die Wärmeausbreitung im Erdinneren geprägt wird. Sie ist die Grundlage für die tektonische Aktivität auf der Erdoberfläche, von der Bildung von Gebirgen bis zu den vulkanischen Ausbrüchen. Die genaue Beschaffenheit des unteren Mantels, insbesondere die Variabilität seiner Viskosität, bleibt ein wichtiges Forschungsgebiet für die Geowissenschaftler. Die Erforschung der zähflüssigen Asthenosphäre liefert wertvolle Einblicke in die Dynamik unseres Planeten und in die Prozesse, die ihn über Millionen von Jahren formt.