Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Eric Vandenberg, einem Geochemiker an der Universität Adelaide in Australien, fand heraus, dass altes Vulkangestein in der Pilbara-Region in Westaustralien zeigte, dass Oberflächenwasser vor mehr als drei Milliarden Jahren tief in das Erdinnere eingedrungen war und an der Entstehung von Magma beteiligt war.
Diese Entdeckung legt nahe, dass die Erde durch einen Mechanismus, der der Funktion der modernen Plattentektonik ähnelt, Wasser zwischen der Oberfläche und dem Tiefeninneren zirkulierte und so die frühe vulkanische Aktivität und die Kontinentalentwicklung beeinflusste. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Der Pilbara-Kraton ist eine äußerst gut erhaltene antike Krustenregion der Erde. Durch die Analyse der chemischen Signaturen dieser 3,1 Milliarden Jahre alten Vulkangesteine fanden Forscher heraus, dass sich in ihrem Inneren Spuren von Wasser befinden, das tief in den Erdmantel eindringt. In der modernen Erde befördern Plattensubduktionszonen wasserreiche Mineralien von der Oberfläche in den Erdmantel, wodurch der Schmelzpunkt der umgebenden Gesteine gesenkt wird und Magma entsteht. Da das Innere der frühen Erde jedoch viel heißer war, war ihre äußere Hülle möglicherweise nicht in der Lage, die harten, beweglichen Platten zu bilden, die sie heute aufweist, was Wissenschaftler lange zu der Frage veranlasste, ob Oberflächenwasser zu dieser Zeit in den Mantel eingedrungen sein könnte.
Um dieses Phänomen zu erklären, schlug das Forschungsteam die Hypothese des „Tropfeffekts“ vor. Bei diesem Mechanismus absorbieren kühlere, mit Wasser beladene Teile der Kruste nach und nach Wasser und werden dicht genug, wodurch sie an Stabilität verlieren, anschließend wie schwere Tröpfchen nach unten sinken und schließlich in den heißen Mantel kollabieren. Dieser Senkungsprozess transportiert wasserreiches Oberflächengestein in das Erdinnere, ohne dass eine vollständige Plattentektonik im großen Maßstab erforderlich wäre. Wenn diese Materialien in eine Hochtemperaturumgebung gelangen, geben sie Wasser ab, das das lokale Schmelzen fördert und aufsteigendes Magma erzeugt, das schließlich an der Oberfläche abkühlt und das heute in der Pilbara erhaltene Vulkangestein bildet.
Diese Studie löst eine langjährige Kontroverse über den Zeitpunkt, als der Materialaustausch zwischen dem Erdinneren und der Erdoberfläche begann, und beweist, dass die Erde in ihren Anfängen nicht in vollständig isolierte Oberflächen- und Innensysteme unterteilt war, sondern dass bereits ein Wasserkreislauf existierte und eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung der frühen Kruste und Kontinente spielte.