Die Geheimnisse des „Herzens“ der Erde erforschen

Der dichte Eisenkern der Erde rotiert möglicherweise langsamer als der Rest des Planeten. Bildquelle: Britische Website „New Scientist“

Reporter der Science and Technology Daily, Zhang Jiaxin

Was liegt tief im Land unter unseren Füßen?

Tatsächlich wissen die Menschen über das Innere der Erde sogar noch weniger als über das riesige Universum. Wenn Sie von der Erdoberfläche zum Erdmittelpunkt reisen, beträgt die Reise etwa 6.500 Kilometer. Dies entspricht zwar der Entfernung von Boston (USA) nach Helsinki (Finnland), ist aber wesentlich schwieriger zurückzulegen. Wenn „geradeaus nach unten gehen“ bedeutet, die Richtung des Erdmittelpunkts zu erkunden, dann sind die Menschen tatsächlich nur 12 Kilometer in diese Richtung gelaufen, also lediglich 0,2 % der Distanz. Das bis zu dieser Tiefe gebohrte Loch ist das berühmte Kola-Bohrloch in Russland.

Nun denken Wissenschaftler darüber nach, andere Methoden und Daten zu nutzen, um die Erde unter unseren Füßen zu verstehen und diese Informationen dann mit den Modellen abzugleichen, die sie für das Erdinnere entwickelt haben.

Die vielleicht wichtigsten Daten, die man über das Erdinnere sammeln kann, sind die Daten darüber, wie schnell sich die von Erdbeben erzeugten seismischen Wellen durch den Planeten bewegen. Je nachdem, welche Schicht sie durchdringen, bewegen sich die Wellen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Mithilfe dieser Daten haben Wissenschaftler neue Erkenntnisse über das „innere Herz“ der Erde gewonnen.

Russische Puppen? Eisenkugel im innersten Teil des Erdkerns gefunden

Ein herkömmlicher Querschnitt der Erde zeigt, dass ihr Inneres in vier Schichten unterteilt ist: Kruste, Mantel, äußerer Kern und innerer Kern. Doch nun müssen die Geographielehrbücher möglicherweise erneut umgeschrieben werden.

Einer am 21. Februar in der britischen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten geowissenschaftlichen Studie zufolge liegen neue Erkenntnisse zur Frage vor, ob die Erde einen innersten Kern hat: Die russische Puppenstruktur auf der Erde hat eine unbekannte fünfte Schicht – den „innersten Kern“.

Forscher wiesen darauf hin, dass der innere Kern der Erde eine Eisenkugel mit einem Radius von etwa 650 Kilometern sein könnte. Es und seine Außenschale bestehen aus einer Eisen-Nickel-Legierung sowie anderen Spurenelementen.

Wissenschaftler der School of Geosciences der Australian National University haben Daten von aktuellen Detektoren durchforstet und die unterschiedlichen Ankunftszeiten seismischer Energiewellen gemessen, die von Erdbeben erzeugt werden, während sie sich durch das Erdinnere ausbreiten. Zum ersten Mal beobachteten sie, dass diese Wellen bis zu fünfmal den gesamten Durchmesser der Erde hin und her zurückliefen. Diese Wellen enthüllten eine andere Entität als bisher angenommen, mit einem Radius von etwa 650 Kilometern und getrennt von den äußeren Schichten des inneren Kerns. Die Forscher glauben, dass seine interne Schnittstelle schnelle Veränderungen im Wachstum des inneren Kerns widerspiegeln könnte.

Der Erdkern dreht sich nicht mehr? Das Rätsel um die Geschwindigkeitsreduzierung bleibt ungelöst

Eine in diesem Jahr in Nature Geoscience veröffentlichte Studie erregte große Aufmerksamkeit und wurde von einigen Medien sogar mit der Bemerkung „Der Erdkern hat aufgehört, sich zu drehen!“ beworben. Das klingt zwar sehr „dramatisch“ und erweckt den Eindruck, als stünde unser Planet kurz vor einer „Entgleisung“, doch das ist nicht der Fall. Es hilft den Menschen lediglich, die dynamische Natur des Erdkerns zu verstehen.

Die Studie der Peking-Universität nutzte wiederholte Ausbreitungswege seismischer Wellen, um auf die Bewegung des inneren Erdkerns zu schließen. Forscher fanden heraus, dass der innere Erdkern um das Jahr 2009 herum seine Rotationsgeschwindigkeit für eine gewisse Zeit verlangsamte und sich synchron mit der Erdoberfläche drehte. Nun hinkt die Geschwindigkeit des inneren Erdkerns hinter der Geschwindigkeit der Erdoberfläche hinterher.

Als die Forscher die Daten untersuchten, stellten sie fest, dass das Gleiche offenbar auch in den frühen 1970er Jahren passiert war. Dies deutet wahrscheinlich darauf hin, dass der innere Erdkern in einem 70-jährigen Zyklus aus Beschleunigung und Verlangsamung hin und her schwingt. Diese Variation äußert sich in winzigen Änderungen (Sekundenbruchteile) der Tageslänge (Erdrotation). In gewissem Sinne „schwingt“ der Kern also eher, als dass er „rotiert“.

Schmilzt der Mantel? Neue Erkenntnisse in der Asthenosphärenforschung

Unter der Kruste befindet sich der Mantel. Die Kruste und der obere Mantel bilden zusammen die Lithosphäre. Unter der Lithosphäre befindet sich die Asthenosphäre, die fest, aber biegsam ist. es biegt und fließt. Wenn heißes Gestein aus den Tiefen der Erde an die Oberfläche steigt, kommt es im Erdmantel zur Konvektion. Ein Teil des heißen Gesteins schmilzt unter Mittelozeanischen Rücken und anderen tektonischen Grenzen. Wo geschmolzenes Gestein (Magma) vorhanden ist, neigen seismische Wellen dazu, langsamer zu werden, wenn sie sich durch die „Flüssigkeit“ bewegen.

Einer weiteren Studie zufolge, die am 6. Februar in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde, untersuchte ein Forscherteam unter der Leitung der University of Texas in Austin mithilfe seismischer Daten den Zustand des Erdmantels und entdeckte dabei eine neue Schicht teilweise geschmolzenen Gesteins unter der Kruste, die neue Erkenntnisse zur Bewegung der Erdplatten liefern soll.

Die Forscher fanden heraus, dass diese Gesteinsschicht etwa 150 Kilometer unter der Oberfläche liegt und Teil der Asthenosphäre ist.

In einigen Schlagzeilen wurden Ausdrücke wie „Lavaschichten“ oder „lauernde verborgene Lavaschichten“ verwendet, doch das sei nicht ganz der Fall, berichtete das Magazin Discover. Die in der Studie vorgeschlagene Schicht ist teilweise geschmolzen, was bedeutet, dass sie wahrscheinlich größtenteils fest ist, aber auch einige bedeutende Mengen Magma verstreut enthält. Die Forscher sagten nicht, wie viel, aber vielleicht 20 Prozent der Schicht bestehen aus flüssigem Gestein.