Seit ihrer Entdeckung haben seismische Signale aus dem Erdboden, die als PKP-Vorläufer bekannt sind, die Wissenschaft vor Herausforderungen gestellt. Bis heute ist über sie nur sehr wenig bekannt. Nun hat ein Forschungsteam fortschrittliche Techniken genutzt, um ihre Ursprünge bis tief unter die Erde zurückzuverfolgen.
Rätselhafte Signale aus der Erde tief unter Nordamerika
So zeigt eine neue Studie, dass die mysteriösen seismische Signale aus Zonen unter Nordamerika und dem westlichen Pazifik stammen. Durch diese Erkenntnisse von Forscher*innen der University of Utah können die PKP-Vorläufer möglicherweise in Verbindung mit bedeutenden geologischen Merkmalen wie Hotspot-Vulkanen gebracht werden.
„Dies sind einige der extremsten Merkmale, die auf dem Planeten entdeckt wurden. Wir wissen wirklich nicht, was das ist“, sagte der Hauptautor Michael Thorne über die Signale aus dem Erdmantel in einer offiziellen Pressemitteilung. Wenn ein Beben die Erdoberfläche erschüttert, schießen seismische Wellen durch den Erdmantel, also die 2.900 Kilometer dicke dynamische Schicht aus heißem Gestein zwischen Erdkruste und Erdkern.
Thornes Team interessiert sich dabei für jene Wellen, die „zerstreut“ werden, wenn sie durch unregelmäßige Strukturen laufen. Denn sie können sogar zur Veränderungen in der Materialzusammensetzung des Erdmantels führen. Einige dieser zerstreuten Wellen werden zu PKP-Vorläufern.
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Möglicherweise Ursache für Vulkanismus
Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass die PKP-Vorläufer wahrscheinlich aus Regionen stammen, in denen der Erdmantel eine extrem niedrige seismische Geschwindigkeit aufweist. Diese heißen in der Wissenschaft „Ultra low velocity zones“ (ULVZ). Der außerordentlicher Professor für Geologie und Geophysik fügt hinzu: „Sie scheinen sich letztendlich unter Hotspot-Vulkanen anzusammeln und die Wurzel ganzer Mantel-Plume zu sein, aus denen Hotspot-Vulkane entstehen.“
Mantel-Plume sind aufsteigende Ströme heißen Materials aus dem tiefen Erdmantel, die sich in Form einer schmalen Säule zur Erdoberfläche bewegen. Sie sind unter anderem für den Vulkanismus verantwortlich, der in Yellowstone, auf den Hawaii-Inseln, in Samoa, Island und auf den Galapagos-Inseln beobachtet wurde. „Diese wirklich, wirklich großen Vulkane scheinen Hunderte von Millionen Jahren an ungefähr derselben Stelle zu bestehen“, sagte Thorne.
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Zonen mit ultraniedriger Geschwindigkeit
So entdeckte Thorne auch eine der weltweit größten bekannten Zonen unter der Erde mit extrem niedriger Strömungsgeschwindigkeit. „Sie liegt direkt unter Samoa, und Samoa ist einer der größten Hotspot-Vulkane“, bemerkt der Wissenschaftler. Doch die neuen Ergebnisse gehen noch darüber hinaus.
„Wir haben jetzt herausgefunden, dass diese Zonen mit ultraniedriger Geschwindigkeit nicht nur unter den Hotspots existieren. Sie sind über die gesamte Kern-Mantel-Grenze unter Nordamerika verteilt“, sagte Thorne, doch das macht das Phänomen der Signale aus der Erde nicht weniger rätselhaft: „Es sieht wirklich so aus, als würden diese ULVZs aktiv erzeugt. Wir wissen jedoch nicht, wie.“ Auch die Folgen dieser Entdeckung sind den Wissenschaftler*innen noch nicht klar. Diese müssen erst „durch zukünftige Forschungen bestimmt werden“,
Quellen: University of Utah, „Investigating Ultra-Low Velocity Zones as Sources of PKP Scattering Beneath North America and the Western Pacific Ocean: Potential Links to Subducted Oceanic Crust“, (AGU Advances, 2024)
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