Deep Earth Volatile Cycles

Das Promotionsprogramm „Deep Earth Volatile Cycles“ stellt sich vor

Quelle: Mit Genehmigung des US Geological Survey

Die Erde ist der Planet des Wassers – kein anderer Planet des Sonnensystems hat Ozeane, die den größten Teil der Oberfläche bedecken. Untersuchungen in den vergangenen Jahrzehnten haben jedoch gezeigt, dass nur ein Teil des Wassers in unserem Planeten sich an der Erdoberfläche befindet. Ein Reservoir, das vergleichbar ist mit der Masse aller Ozeane, befindet sich tief im Erdmantel. Über geologisch lange Zeiten gab es einen kontinuierlichen Austausch zwischen diesen Reservoiren und alles Wasser, das sich heute in den Ozeanen befindet, stammt wahrscheinlich aus dem Erdmantel. Ähnliche tiefe Stoffkreisläufe existieren für Kohlenstoff, Stickstoff und andere leichte Elemente, die bei hoher Temperatur in der Natur oft als Gase (H₂O, CO₂, N₂) auftreten.

Das Promotionsprogramm „Deep Earth Volatile Cycles“ beschäftigt sich mit der Erforschung dieser Stoffkreisläufe. Hauptträger des Programms ist das Bayerische Geoinstitut. Zahlreiche wichtige Entdeckungen über das Verhalten von Wasser, Kohlenstoff und Stickstoff im Erdinnern wurden in Bayreuth gemacht. Die hohe Anreicherung von Wasser im Mineral Ringwoodit in der Übergangszone des Erdmantels wurde erstmals in Experimenten in Bayreuth beobachtet. Dieses experimentelle Resultat wurde vor wenigen Jahren bestätigt durch die Entdeckung eines Kristalls von wasserhaltigem Ringwoodit in einem natürlichen Diamanten, der aus dem tiefen Erdmantel stammt (https://www.nature.com/news/tiny-diamond-impurity-reveals-water-riches-of-deep-earth-1.14862). Die Dissertationen innerhalb des Promotionsprogramms beschäftigen sich typischerweise mit dem Lösungs- und Verteilungsverhalten von flüchtigen Elementen (H,C,N, Halogene, Edelgase) im Erdinnern und an der Erdoberfläche, mit dem Einfluss dieser Elemente auf die Strukturen und physikalischen Eigenschaften von Mineralen und Silikatschmelzen, sowie mit den globalen Stoffkreisläufen dieser Elemente. Diese Fragestellungen werden hauptsächlich mit Hilfe von Hochdruckexperimenten im Labor untersucht, teilweise auch in Kombination mit geodynamischer und quantenmechanischer Modellierung.

Internationale Ausbildung
Die Ausbildung der Doktorandinnen und Doktoranden erfolgt gemeinsam mit dem Department of Earth Sciences der Tohoku-Universität in Japan. Alle Promovierenden müssen insgesamt sechs Monate an der Japanischen Partner-Universität arbeiten.

Berufsfelder
Die Dissertationen in diesem Promotionsprogramm fallen in den Bereich der reinen Grundlagenforschung. Gleichzeitig werden jedoch umfangreiche Kenntnisse der Hochdruck-Experimentiertechnik und der Untersuchung von Materialien mit verschiedenen spektroskopischen und Beugungs-Methoden sowie mit Elektronen-Mikroskopie vermittelt. Zusammen mit der internationalen Erfahrung in Japan ist eine Promotion in diesem Programm daher ein guter Ausgangspunkt nicht nur für eine Karriere im akademischen Bereich in den         Geowissenschaften, sondern auch in der Materialentwicklung in der Industrie.