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Mikroskopaufnahme durch einen der beiden Stempeldiamanten auf das auf 27 GPa komprimierte feste CO2 (dunkler Fleck Bildmitte). Bild: Martin Ende

Festes Kohlendioxid im tiefen Erdinneren

Ein internationales Forschungsteam aus Wien und Florenz hat durch Messungen an der Europäischen Synchrotronstrahlquelle ESRF in Grenoble herausgefunden, dass freies CO2 2.500 Kilometer unter der Erdoberfläche in Form eines kristallinen Festkörpers bestehen kann und nicht zwingend zu Diamant und Sauerstoff zerfällt. Diese unerwartete Stabilität stellt die gängigen geochemischen Modelle des tiefen Erdmantels in Frage. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell im renommierten Fachjournal "Nature Communications".

Nur ein Bruchteil des klimarelevanten Treibhausgases CO2 ist in der Atmosphäre unserer Erde freigesetzt. Der Hauptteil von Kohlendioxid ist in fester Form in Karbonatgesteinen gebunden, gelangt durch Plattentektonik in die Tiefe unseres Planeten oder wird durch vulkanische Eruptionen aus Gesteinsschmelzen wieder freigesetzt. Mit über 99,9 Prozent Anteil am Gesamtkohlenstoff stellt die Lithosphäre bis in den tiefen Erdmantel den größten Kohlenstoffspeicher dar. Als Bestandteil langfristiger Kreisläufe sind jedoch die eigentlichen Reservoirs und der Austausch zwischen diesen mit zunehmender Tiefe nur bedingt bekannt.

Ein Forschungsteam aus Kristallographen um Ronald Miletich von der Universität Wien und Kollegen vom Europäischen Labor für Nichtlineare Spektroskopie (LENS) in Florenz lieferte nun neue Erkenntnisse zum Festkörperverhalten von Kohlendioxid bei hohem Druck und Temperatur. Die Ergebnisse der aktuellen Studie stellen einerseits eines der bisherigen Modelle der Entstehung von Diamanten und andererseits auch geochemische Modelle eines oxidierten Erdmantels in Frage. In Experimenten komprimierten die Forscherinnen und Forscher CO2 in einer sogenannten Diamantstempelzelle auf einen Druck von 1,2 Millionen bar. Dies entspricht einer Tiefe von etwa 2.500 Kilometer im unteren Erdmantel. Mit Hilfe eines fokussierten Infrarot-Lasers erhitzten sie das zu einem glasartigen Festkörper verdichtete CO2 auf eine Temperatur von etwa 2.700 Kelvin, also auf jene Temperatur, die im Erdinneren in diesen Tiefen vorherrscht. Mehr erfahren...

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Erdölförderung im Emsland

Erdölförderung im Emsland (Foto: Wintershall Holding GmbH)