Japaner wollen Erdmantel anbohren

Forschungsschiff Chikyu mit 9,5 Kilometer langem Gestänge steht bereit

Geht es nach dem Willen der Forscher vom japanischen Center for Deep Earth Exploration (CDEX) von der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, soll schon demnächst die tiefste Bohrung, die es je gegeben hat, stattfinden: Vom Forschungsschiff Chikyu aus wird das Bohrgestänge 9,5 Kilometer tief in Richtung Erdmantel vorangetrieben. Die Ergebnisse sollen Einblicke in die Tektonik bringen, berichtet das Fachmagazin Scientific American.

Was die Forscher interessiert ist der Erdmantel. Die Erdkruste, die auf den Kontinenten zwischen 30 und 60 Kilometer und im Ozean nur zwischen fünf und sieben Kilometer dick ist, ist gut erforscht. Der Mantel, der etwa zwei Drittel der Erdmasse ausmacht, ist hingegen voller Rätsel. Die Forscher vermuten, dass sich in diesem Teil wesentliche Prozesse der tektonischen Plattenverschiebungen abspielen. So gilt es in der Wissenschaft als gesichert, dass die basaltischen Magmen, die alle Phänomene des Vulkanismus hervorbringen, aus dem Material des oberen Erdmantels bestehen. In der Bewegung dieser Magmaströme liegt die Ursache von Plattentektonik, Erdbeben und Gebirgsbildungen. Für Japan, einem Archipel, der an der Grenze dreier tektonischer Platten liegt, sind diese Erkenntnisse wichtig. „Japan liegt so zu sagen direkt auf diesem aktiven Prozessfeld und 30 Mio. Menschen leben auf dem gefährlichsten Platz der Erde“, meint Asahiko Taira, CDEX-Generaldirektor.

Bisher konnten Forscher den Mantel nur anhand von indirekten Messmethoden über seismische Signale oder Gravitationsfeldmessungen erforschen können. Auch wo Teile des Erdmantels an die Oberfläche gebracht wurden, konnten Wissenschaftler Studien vornehmen, obgleich diese vorher massiven Temperaturänderungen ausgesetzt waren. Besonders interessant ist die so genannte Mohorovicic-Diskontinuität, kurz Moho genannt: Diese 1909 vom kroatischen Geophysiker Andrija Mohorovicic entdeckte Schicht, bezeichnet die Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel. Die Moho zeichnet sich durch einen sprunghaften Anstieg der Impedanz – das sind Widerstände, die der Ausbreitung von Schwingungen entgegenwirken – aus. Wie sich diese Schicht zusammensetzt, welche Flüssigkeiten und Gase dort vorkommen, wie hoch die Temperaturen und Drücke dort sind und ob es Mikroben gibt, die dort leben – das alles sind Fragen, die zu klären sind.

An Bord des 210 Meter langen 57,500 BRT-Forschungsschiffes Chikyu (japanisch für „Erde“) befindet sich der größte Bohrturm der Welt, der 112 Meter hoch ist. Das Schiff wurde erst im Juli fertig gestellt und derzeit wird die Crew eingeschult. Zielregion des Schiffes ist der Nankai Trog vor der japanischen Pazifikküste. An der Subduktionszone südöstlich von Japan wurden in den vergangenen 1.500 Jahren fünf der sieben stärksten Erdbeben noch innerhalb von fünf Jahren von weiteren Beben begleitet. Die Meerestiefe beträgt rund 2.500 Kilometer und die Erdkruste ist dort relativ dünn.

Ziel ist es jedenfalls den bisherigen Tiefenrekord von 2.111 Metern zu brechen. Forscher an Bord des US-Forschungsschiffs „JOIDES Resolution“ mussten erst vor kurzem am Mittleren Atlantik Rücken rund 300 Meter vor dem Erdmantel aufgeben. Dass solche Bohrungen nicht ungefährlich sind, ist den Forschern klar: Wenn beim Bohren Gashydrate getroffen werden, können Explosionen oder Feuer ausbrechen, im schlimmsten Fall kann das Schiff durch aufströmende Gasblasen sogar sinken. Geophysiker hingegen, nehmen diese Gefahr auf sich, um mehr Licht in das Innere des Planeten zu werfen, wie CDEX-Forscher Daniel Curewitz das umschreibt.