SPP 2404:  Rekonstruktion der Dynamik des tiefen Erdinnern über geologische Zeiträume (DeepDyn)

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften ; Biologie ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Physik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500707704

Am 29. März 2022 gab die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Annahme des Schwerpunktprogramms 2404 - Rekonstruktion der Dynamik des tiefen Erdinnern über geologische Zeiträume (DeepDyn) bekannt. Dessen Ziel ist es, die außergewöhnlich langen paläomagnetischen Aufzeichnungen und insbesondere die Änderungen der Umkehrhäufigkeit zu nutzen, um die Entwicklung des Kern-Mantel-Systems zu rekonstruieren. Numerische Simulationen deuten darauf hin, dass der tiefe Mantel einen vielfältigen Einfluss auf den Dynamo hat, wobei der absolute Wert und das Muster des Wärmeflusses durch die Kern-Mantel-Grenze die Feldstärke, die Feldgeometrie und die Umkehrrate beeinflussen. Weder die langfristige Entwicklung des unteren Mantels und des Dynamos noch die Kopplung zwischen beiden sind gut verstanden, was den Ausgangspunkt von DeepDyn bildet. Die Lösung dieses Rätsels soll durch die Zusammenarbeit von fünf wissenschaftlichen Disziplinen angegangen werden. (1) Paläomagnetismus, um Informationen über die langfristige Entwicklung des Erdmagnetfeldes zu erhalten. (2) Dynamomodelle, um zu erforschen, wie die Beobachtungen unter Einbeziehung von Materialwissenschaft und Manteldynamik erklärt werden können. (3) Manteldynamik, um die langfristige Entwicklung des Mantels zu definieren und den Zustand des unteren Mantels auf der Grundlage der Beiträge von Materialwissenschaft und Seismologie zu rekonstruieren. (4) Mineralphysik, um für den unteren Mantel und den Kern relevante Materialeigenschaften einzugrenzen. (5) Biomagnetismus zur Ergänzung der geomagnetischen Aufzeichnungen durch das Verständnis der Empfindlichkeit magnetorezeptiver Organismen gegenüber Magnetfeldern und die Verwendung von Magnetofossilien aus magnetotaktischen Bakterien als Paläofeldproxy. Die anspruchsvolle Aufgabe der engen Integration der fünf Themen steht im Zentrum dieses Koordinierungsvorschlags. Um die Ziele des SPP zu erreichen, muss zunächst ein gutes Kommunikationsnetz zwischen den 60-70 Wissenschaftlern geschaffen werden, die einzeln, in Kleingruppen und gemeinsam arbeiten werden. Eine wirksame Koordinierung gewährleistet die Gleichstellung der Geschlechter, die Unterstützung von Nachwuchswissenschaftlern und die Förderung der Ergebnisse und des Bewusstseins für unser einzigartiges Vorhaben in lokalen, nationalen und internationalen Gemeinschaften. Die erfolgreiche Koordinierung des SPP hängt entscheidend von einem Wissenschafts- und Verwaltungsmanager (WV) ab. Der WV-Manager wird zusammen mit dem Koordinator und den Themenleitern die Zusammenarbeit und den wissenschaftlichen Austausch innerhalb und zwischen den verschiedenen Arbeitsgruppen sicherstellen. Er/sie wird die jährlichen Kolloquien, monatlichen Seminare und thematischen Workshops koordinieren, das Projektbudget überwachen, eine Website pflegen und eingeladene internationale Experten einbinden. Mit diesem Antrag werden Mittel für einen WV-Manager und für die Unterstützung der für Schwerpunktprogramme typischen Aktivitäten beantragt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Australien, China, Frankreich, Großbritannien, Norwegen, Österreich, Schweden, Taiwan, Tschechische Republik, USA

Projekte

• Aufschlüsselung der Nahrungskette von magnetotaktischen Bakterien zu Protozoen unter Labor- und Umweltbedingungen (Antragsteller Orsi, Ph.D., William )
• Beiträge zum Verständnis des Erdmagnetfeldes durch detaillierte magnetomineralogische und paläomagnetische Analysen von hochauflösenden Seesedimentkernen aus hohen Breitengraden (Antragstellerin Scheidt, Stephanie )
• Das Neue Kernparadoxon, die stabile Schicht und doppelt-diffusive Konvektion im Erdkern (Antragsteller Wicht, Johannes ;  Zhu, Ph.D., Xiaojue )
• Die gemeinsame Entwicklung vom Mantel und Kern im Laufe der Erdgeschichte (Antragsteller Tosi, Nicola )
• Die Rolle leichter Elemente an der Kern-Mantel Grenze - Partitionierung, Entmischung und Transport (Antragsteller Redmer, Ronald ;  Steinle-Neumann, Gerd )
• Doppelt diffusive Fingerkonvektion im Erdkern (Antragsteller Tilgner, Andreas )
• Doppelt-diffusive Konvektion in stabilen geschichteten Regionen im Erdkern (Antragsteller Stellmach, Stephan )
• Eigenschaften eisenhaltiger Geomaterialien unter Bedingungen der Kern-Mantel Grenze (Antragstellerinnen / Antragsteller Appel, Karen ;  Sieber, Ph.D., Melanie ;  Sternemann, Christian )
• Einfluss des plattentektonischen Referenzrahmens auf Struktur und Entwicklung des tiefen unteren Erdmantels und auf den Wärmefluss durch die Kern-Mantle-Grenze (Antragsteller Schuberth, Bernhard )
• Elektrische Leitfähigkeitsmessungen an Phasen des unteren Erdmantels zur Bestimmung der Strukturen an der Kern-Mantel-Grenze (Antragstellerin Sanchez-Valle, Ph.D., Carmen )
• Globale Charakterisierung geomagnetischer Feldumkehrungen aus Daten und numerischen Simulationen (Antragstellerin Korte, Monika )
• Globale Rekonstruktionen des zeitlich gemittelten geomagnetischen Felds auf geologischer Langzeitskala und deren Implikationen für das tiefe Erdinnere (Antragstellerin Panovska, Sanja )
• HighWInD: Hochfrequente Wellen-Interaktion mit der D'' Schicht (Antragsteller Friederich, Wolfgang ;  Sens-Schönfelder, Christoph )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Gilder, Stuart Alan )
• Kopplung der Dynamik von Erdkern und Mantel / Core-Mantle-Coup (Antragsteller Bunge, Ph.D., Hans-Peter ;  Wicht, Johannes )
• Magnetofossilation: Bildung und Erhalt von Magnetosomen in Sedimenten (Antragsteller Orsi, Ph.D., William )
• Magnetofossilien, kosmogene Isotope und das Erdmagnetfeld: Entwicklung von hochqualitative Aufzeichnungen von Magnetofossile Erhaltung und relative Paläointensität in den letzten 1.1 Millionen Jahren (Antragstellerin Savranskaia, Tatiana )
• Mikroevolutionäre Anpassungen magnetotaktischer Bakterien an Polaritätsänderungen des Erdmagnetfelds (Antragsteller Pfeiffer, Daniel )
• Neue geochemische Tracer für geologische Prozesse im tiefen Erdmantel und Kern-Mantel Wechselwirkung (Antragsteller Münker, Carsten )
• Untersuchung der thermischen Transporteigenschaften von Mineralen des unteren Erdmantels mittels atomischer Simulationen (Antragsteller Jahn, Sandro )
• Untersuchung des Einflusses der seismischen Strukturen an der Kernmantelgrenze auf Regionen mit intensivem magnetischem Fluss. (Antragstellerinnen / Antragsteller Ritter, Joachim ;  Thomas, Christine )
• Verhalten des Erdmagnetfeldes und Charakterisierung des Geodynamos am Ende des Kreide-Superchrons (Antragsteller Lhuillier, Florian )
• Wie wicthig ist der Strahlungswärmetransport an der Kern-Mantel-Grenze? (Antragsteller Lobanov, Ph.D., Sergey )

• Sprecher: Professor Dr. Stuart Alan Gilder