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Wachstum im Schneckentempo

Astronomie|Physik Erde|Umwelt

Wachstum im Schneckentempo
Die ?Höhle der Kristalle? in der mexikanischen Naica-Mine sieht aus, als wäre sie der Phantasie von Jules Verne entsprungen: Bis zu elf Meter lange, durchsichtige Gipskristalle bilden unter der Erde ein zauberhaftes Labyrinth. Diese Mega-Kristalle müssen unglaublich langsam herangewachsen sein, berichten jetzt Forscher um Alexander Van Driessche: Je nach Temperatur in der Höhle dauerte ihre Entstehung zwischen 100.000 und einer Million Jahre.

Das 290 Meter unter der Erde gelegene Mineralien-Wunderland der „Höhle der Kristalle“ wurde im Jahr 2000 durch Zufall entdeckt. Seitdem rätselten Geowissenschaftler, unter welchen Bedingungen die Gips-Kristalle zu ihrer riesenhaften Größe anwachsen konnten. 2007 kam ein spanisch-mexikanisches Forscherteam zu dem Schluss, dass die Kristalle nur in einem sehr engen Temperaturbereich gewachsen sein können.

Alexander Van Driessche und seine Kollegen konnten jetzt die Wachstumsrate der Gips-Kristalle mit einem eigens entwickelten Mikroskop bei unterschiedlichen Temperaturen messen. In ihren Experimenten benutzten sie Wasser aus der Naica-Mine, das leicht mit Kalziumsulfat, dem Baumaterial der Kristalle, übersättigt ist. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass die Kristalle erst ab einer Temperatur von 55 Grad Celsius überhaupt wachsen. Bei Temperaturen über 58 Grad entsteht aus einer Kalziumsulfat-Lösung kein Gips (der neben Kalziumsulfat auch Kristallwasser enthält), sondern Anhydrit, die wasserfreie Variante. Die Wachstumsrate lag bei 55 Grad Celsius bei knapp zwei Nanometern (Milliardstel Metern) pro Tag, das entspricht einem Dickenwachstum von knapp einem Millimeter in tausend Jahren.

Die Höhle ist deswegen so warm, weil sie über einer Magmakammer liegt, die langsam auskühlt. Weil sich über dem Magma ein hydrothermaler Kreislauf gebildet hatte, reicherten sich in der Gegend der Mine verschiedene Metalle an, darunter Silber und Blei.

Der Kristall-Palast unter der Erde ist allerdings vergänglich: Während ihres Wachstums befanden sich die Kristalle in einem Wasserbad, das nun wegen der Bergbau-Aktivitäten abgepumpt wird. Die Trockenheit vertragen sie nicht besonders gut. Seit 2006 arbeitet daher ein Forscherteam daran, möglichst viel Wissen über die Höhle zu sammeln und die Schönheit der Gips-Säulen in Bildern festzuhalten.

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Alexander Van Driessche (Universidad Granada, Spanien) et al.: PNAS, Online-Vorabausgabe, doi: 10.1073/pnas.1105233108 wissenschaft.de – Ute Kehse
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