In Bezug auf die Erdgeschichte ist die Botschaft eindringlich: Es gibt „Phantom“-Subduktionen, die an der Oberfläche nicht mehr existieren, aber weiterhin das Innere des Planeten formen.
Unter dem Pazifik, in einer Tiefe von mehreren hundert Kilometern, haben Geologen etwas entdeckt, das wie ein Paradoxon klingt: einen „Meeresboden” aus alter Zeit, der versunken ist … und dennoch weiterhin deutliche Spuren im Mantel hinterlässt. Das Team unter der Leitung der University of Maryland interpretiert dieses Signal als Spur einer sehr alten ozeanischen Platte, die im Übergangsbereich des Mantels „stecken geblieben” ist, dem Abschnitt zwischen ~410 und ~660 km, der eine abrupte Veränderung im Verhalten der Gesteine im Erdinneren markiert.
Der Schlüssel liegt in einer Art planetarischem Ultraschall: der Analyse von SS-Vorläufern, seismischen Wellen, die an inneren Diskontinuitäten reflektiert werden und es ermöglichen, die Tiefe (und das Relief) dieser Grenzen zu messen. Im Mantel hängen diese Sprünge mit Phasenübergängen dominanter Mineralien (wie Olivin) zusammen, weshalb ihre Topografie auf Temperatur und Zusammensetzung reagiert: Wenn das System kälter oder wärmer ist, „steigen“ oder „sinken“ die Oberflächen messbar.
Eine dickere Übergangszone als erwartet
In der untersuchten Region – östlich des Ostpazifischen Rückens und unter der Nazca-Platte – entdeckt die Gruppe eine ungewöhnlich dicke Übergangszone. Das ist keine Nuance: Die Verdickung lässt sich vor allem durch eine 660 km lange Senkung der Diskontinuität erklären, die mit einer kälteren Umgebung und hohen seismischen Geschwindigkeiten in der Tomographie übereinstimmt, einer Art von Signal, das besser zu subduziertem lithosphärischem Material passt als zu einem „durchschnittlichen” Mantel.
Interessant ist der zeitliche Sprung: Um diese „Narbe” zu erklären, schlagen die Autoren Episoden der intraozeanischen Subduktion im Mesozoikum (vor ca. 250–120 Millionen Jahren) unter einem alten Pazifik vor, wobei eine Platte in den unteren Mantel eingedrungen wäre und gleichzeitig Teile in der Übergangszone zurückgelassen hätte. In diesem Szenario würde die Platte als dynamische Barriere wirken, die dazu beitragen könnte, tiefe Mantelstrukturen wie die LLSVP des Pazifiks (eine große Provinz mit niedriger Schergeschwindigkeit) in verschiedene Domänen zu trennen.
Ein Engpass für das Recycling des Planeten
Die Arbeit bringt auch eine weitere für „saubere” Modelle unbequeme Idee vor: Im Inneren vermischt sich nicht alles mit der gleichen Geschwindigkeit. Auf der Grundlage ihrer Rekonstruktion argumentiert das Team, dass der Abstieg des Materials in der Übergangszone langsamer sein kann als darunter, was die Annahme bestätigt, dass diese Ebene als echter Engpass für den Mantelfluss fungiert, mit Auswirkungen darauf, wie die ozeanische Kruste recycelt wird, wie heiße Plumes gespeist werden und wie Heterogenität über Dutzende oder Hunderte von Millionen von Jahren gespeichert wird.
