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Wasserkreislauf: Eine gigantische Wasserbahn ins Erdinnere

An den Subduktionszonen der Erde verschwinden nicht nur Erdplatten, auch Wasser macht sich auf den Weg in den Mantel - in unerwartet großen Mengen.
Bathymetrische Daten des Marianengrabens (Ausschnitt; je dunkler, desto tiefer)

Etwa 79 Millionen Tonnen Wasser gelangen pro Million Jahre und Meter im Marianengraben in Form von Mineralen in die Erdkruste und später in den Mantel; rechnet man noch wassergesättigte Sedimente und das in der festen Erdkruste gespeicherte, flüssige Wasser mit, erhöht sich die Menge sogar auf 94 Millionen Tonnen. »Das ist mehr als viermal so viel, als man zuvor für diesen Tiefseegraben angenommen hat«, schreiben Wissenschaftler um Chen Cai von der Washington University in St. Louis in »Nature«. Die Subduktionszonen der Erde spielen demnach eine deutlich größere Rolle im irdischen Wasserkreislauf; weltweit hochgerechnet »schlucken« sie drei Milliarden Tonnen Wasser pro Million Jahre.

Für ihre Studie nutzten Cai und Co die Daten von 19 Seismografen am Meeresboden sowie sieben weiteren Geräten auf benachbarten Inseln. Im Marianengraben taucht die ältere Pazifische unter die jüngere Philippinische Platte und nimmt dabei das Wasser mit. Um die Menge herauszufinden, machten sich die Wissenschaftler eine besondere Eigenschaft von Erdbebenwellen zu Nutze: Durch trockenes Gestein pflanzen sie sich anders fort als durch Wasser und feuchtes Material. Dabei erlebten die Wissenschaftler eine Überraschung: Bis in 24 Kilometer Tiefe war die abtauchende Pazifischen Platte mehr oder weniger wassergesättigt – und nicht nur die obersten zwei Kilometer, wie bislang angenommen wurde. »Wenn Wasser tiefer in die Platte eindringen kann, dann wird auch mehr davon in größere Tiefen verfrachtet«, so Cai in einer Mitteilung. Die Hochrechnungen ergeben dann die oben genannten Mengen.

Sollten sie sich bewahrheiten, muss der Wasserkreislauf der Erde neu justiert werden. Denn die Meeresspiegel sinken durch diesen Prozess nicht dauerhaft signifikant ab – das Wasser muss also auch wieder an die Oberfläche kommen. Die neuen Berechnungen lassen sich jedoch nicht mit den bisherigen Schätzungen zum Wasserausstoß von Vulkanen in Einklang bringen: Er ist nun zu niedrig, und das Wasser muss auf anderen Wegen freigesetzt werden. Wahrscheinlich gelangt ein großer Teil aus dem Erdmantel über die mittelozeanischen Rücken sowie über Inselbogenvulkane wieder zur Erdoberfläche. Gerade Tiefseevulkane sind bislang kaum erforscht. Vielleicht sind sie sprudelnde Quellen, die bislang keiner auf dem Schirm hatte.

Wir haben die nachträglich Überschrift geändert, da »Wasserfall« für viele Leser ein schiefes Bild gezeichnet hat. Die Subduktion ist zwar ein dynamischer Prozess, aber nicht so dynamisch wie Wasserfall suggeriert. Dennoch verschwinden hier unerwartet große Wassermengen im Erdinneren. Die Red.

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