Ist die Athenosphäre fest oder flüssig?

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Die Athenosphäre: Fest, flüssig oder irgendetwas dazwischen? Ein Blick auf den schwer fassbaren Charakter einer Erdschicht

Tief unter unseren Füßen, jenseits der starren Lithosphäre, liegt eine Schicht, die Geowissenschaftler seit Jahrzehnten fasziniert und herausfordert: die Athenosphäre. Oft als “teilweise geschmolzen” beschrieben, wirft diese Zone im Erdinneren entscheidende Fragen auf: Ist sie fest, flüssig oder etwas ganz anderes? Und wie beeinflusst ihr Zustand die tektonischen Prozesse, die unseren Planeten formen?

Ein Tanz zwischen Festigkeit und Fließfähigkeit

Die traditionelle Vorstellung von der Athenosphäre ist die einer Schicht, in der Gestein aufgrund hoher Temperaturen und Drücke teilweise geschmolzen ist. Dieser teilweise geschmolzene Zustand verleiht ihr eine besondere Eigenschaft: Sie verhält sich duktil, ähnlich zähflüssigem Teig. Das bedeutet, dass sie unter lang anhaltender Belastung langsam fließen kann, obwohl sie im Wesentlichen fest ist.

Warum “teilweise geschmolzen” nicht die ganze Geschichte erzählt

Die Bezeichnung “teilweise geschmolzen” ist jedoch etwas irreführend. Es suggeriert, dass die Athenosphäre eine Art Gesteinsbrei ist, der zu einem erheblichen Teil aus flüssigem Magma besteht. Tatsächlich beträgt der Anteil geschmolzenen Materials in der Athenosphäre wahrscheinlich nur wenige Prozent, in einigen Gebieten vielleicht sogar weniger als ein Prozent.

Die Rolle von Wasser und Korngröße

Was die Athenosphäre so besonders macht, ist die Kombination verschiedener Faktoren:

• Wassergehalt: Selbst geringe Mengen an Wasser, die in den Gesteinen der Athenosphäre enthalten sind, können den Schmelzpunkt erheblich senken. Dieses Wasser ist in den Mineralstrukturen gebunden und wird unter hohem Druck freigesetzt, wodurch die Bildung von Schmelze gefördert wird.
• Korngröße: Je feiner die Gesteinskörner, desto leichter können sie sich gegeneinander verschieben. Die Athenosphäre besteht aus relativ feinkörnigem Material, was ihre Duktilität begünstigt.
• Temperatur und Druck: Natürlich spielen auch die hohen Temperaturen und Drücke in dieser Tiefe eine entscheidende Rolle. Sie bringen die Gesteine an den Rand ihres Schmelzpunkts und ermöglichen es ihnen, sich unter Belastung zu verformen.

Die Athenosphäre als “Schmiermittel” der Plattentektonik

Die Fließfähigkeit der Athenosphäre ist entscheidend für die Plattentektonik. Sie dient als eine Art “Schmiermittel”, auf dem die Lithosphärenplatten gleiten können. Ohne diese duktile Schicht wäre die Bewegung der Platten stark behindert, und die Erde sähe wahrscheinlich ganz anders aus.

Neue Forschungsergebnisse und offene Fragen

Die Forschung zur Athenosphäre ist noch lange nicht abgeschlossen. Seismische Studien liefern ständig neue Einblicke in ihre Struktur und Zusammensetzung. Einige aktuelle Studien deuten darauf hin, dass die Athenosphäre nicht überall gleich beschaffen ist. Es gibt möglicherweise Bereiche mit höherem Schmelzanteil und solche, die fast vollständig fest sind.

Fazit: Ein komplexes Puzzle

Die Athenosphäre ist also weder ganz fest noch ganz flüssig, sondern ein komplexes System, in dem Festigkeit und Fließfähigkeit auf einzigartige Weise miteinander verbunden sind. Ihr Zustand wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter Temperatur, Druck, Wassergehalt und Korngröße. Das Verständnis der Athenosphäre ist entscheidend, um die Plattentektonik und die Dynamik unseres Planeten als Ganzes zu verstehen. Je mehr wir über diese schwer fassbare Schicht lernen, desto besser können wir die Kräfte verstehen, die die Erde formen.