Die erste hochauflösende globale Karte der Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel – die Moho – wurde auf der Grundlage von Daten des Gravitationssatelliten GOCE der ESA erstellt. Das Verständnis der Moho wird neue Hinweise auf die Dynamik des Erdinneren geben.
Die Erdkruste ist die äußerste feste Hülle unseres Planeten. Obwohl sie weniger als 1 % des Volumens des Planeten ausmacht, ist die Kruste außerordentlich wichtig, nicht nur, weil wir darauf leben, sondern weil sie der Ort ist, an dem all unsere geologischen Ressourcen wie Erdgas, Öl und Mineralien herkommen.
Die Kruste und der obere Mantel sind auch der Ort, an dem die meisten geologischen Prozesse von großer Bedeutung stattfinden, wie Erdbeben, Vulkanismus und Gebirgsbildung.
Bis vor einem Jahrhundert wussten wir nicht, dass die Erde eine Kruste hat. 1909 fand der kroatische Seismologe Andrija Mohorovičić heraus, dass es in etwa 50 km Tiefe eine plötzliche Änderung der seismischen Geschwindigkeit gibt.
Seitdem ist diese Grenze zwischen der Erdkruste und dem darunter liegenden Erdmantel als Mohorovičić-Diskontinuität oder Moho bekannt.
Bis heute stammt fast alles, was wir über die tiefen Schichten der Erde wissen, aus zwei Methoden: seismisch und gravimetrisch.
Seismische Methoden basieren auf der Beobachtung von Änderungen in der Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen zwischen Kruste und Mantel.
Die Gravimetrie untersucht den Gravitationseffekt aufgrund des Dichteunterschieds, der durch die sich ändernde Zusammensetzung von Kruste und Mantel verursacht wird.
Aber die auf seismischen oder Gravitationsdaten basierenden Moho-Modelle sind normalerweise durch eine schlechte Datenabdeckung oder Daten, die nur entlang einzelner Profile verfügbar sind, eingeschränkt.
Das Projekt GOCE Exploitation for Moho Modeling and Applications – kurz GEMMA – hat nun die erste globale hochauflösende Karte der Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel erstellt, die auf Daten des GOCE-Satelliten basiert.
GOCE misst das Schwerefeld und modelliert das Geoid mit beispielloser Genauigkeit, um unser Wissen über die Ozeanzirkulation zu erweitern, die eine entscheidende Rolle beim Energieaustausch rund um den Globus, bei Änderungen des Meeresspiegels und bei Prozessen im Erdinneren spielt.
Die Moho-Karte von GEMMA basiert auf der Umkehrung homogener, gut verteilter gravimetrischer Daten.
Zum ersten Mal ist es möglich, die Moho-Tiefe weltweit mit bisher unerreichter Auflösung abzuschätzen, auch in Gebieten, in denen keine Bodendaten verfügbar sind. Dies wird neue Hinweise zum Verständnis der Dynamik des Erdinneren liefern und das Gravitationssignal entlarven, das von einer unbekannten und unregelmäßigen Dichteverteilung unter der Oberfläche erzeugt wird.
GEMMA wird vom italienischen Wissenschaftler Daniele Sampietro durchgeführt und vom Politecnico di Milano und dem Support To Science Element der ESA im Rahmen der Initiative Changing Earth Science Network finanziert.
Diese Initiative unterstützt junge Wissenschaftler auf Postdoktorandenebene in den ESA-Mitgliedstaaten, um unser Wissen in der Erdsystemwissenschaft zu erweitern, indem sie die Beobachtungskapazität von ESA-Missionen nutzt.
