DruckenTeilen
Wissenschaftler rätseln seit Jahrzehnten über ein Geheimnis im Erdkern. Ein Forscherteam hat nun bahnbrechende Erkenntnisse zur Struktur gewonnen.
Münster – Im Zentrum der Erde, mehr als 5.000 Kilometer unter der Oberfläche, existiert eine Region, die für Menschen unerreichbar bleibt: der innere Erdkern. Dieser extreme Ort mit Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius und einem alles zerquetschenden Druck birgt ein wissenschaftliches Rätsel, das Forscher seit Jahrzehnten beschäftigt. Ein internationales Wissenschaftlerteam mit Beteiligung der Universität Münster hat nun eine bahnbrechende Entdeckung zur Struktur dieses mysteriösen Bereichs gemacht.
Der innere Erdkern besteht offenbar aus mehreren Schichten, hat ein Forschungsteam herausgefunden. In der Darstellung ist das noch nicht zu sehen. (Symbolbild) © IMAGO/Zoonar.com/Cigdem Simsek
Seit langem ist bekannt, dass Erdbebenwellen sich im Erdkern nicht gleichmäßig ausbreiten. Wellen, die parallel zur Erdachse verlaufen, sind etwa drei bis vier Prozent schneller als jene in der Äquatorebene. Zudem wurden Unterschiede zwischen verschiedenen Bereichen des inneren Kerns festgestellt. Die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie liefert nun eine überzeugende Erklärung: Der innere Erdkern besitzt offenbar eine schalenartige Struktur, ähnlich einer Zwiebel, deren chemische Zusammensetzung von außen nach innen variiert.
Im Erdinneren ist es heiß und der Druck ist gewaltig – Forscher simulieren es im Labor
Um die Verhältnisse des Erdinneren zu simulieren, entwickelten die Wissenschaftler ein außergewöhnliches Experiment. Sie platzierten winzige Proben aus Eisenlegierungen zwischen zwei Diamantambossen und erhitzten das Material mit einem speziellen Grafitheizer auf über 820 Grad Celsius. „Der dabei erreichte Druck entsprach etwa dem Millionfachen des normalen Luftdrucks“, heißt es in einer Pressemitteilung der Universität Münster.
Die verwendeten Eisenproben waren mit Silizium und Kohlenstoff angereichert – Elemente, die auch im realen Erdkern vorhanden sind. An der Hamburger Großforschungsanlage PETRA III beim Deutschen Elektronen Synchrotron (DESY) wurden die komprimierten Proben mit hochintensiven Röntgenstrahlen durchleuchtet. Die entscheidende Entdeckung der Forschungsgruppe: Unter extremem Druck nehmen die Eisenkristalle eine bevorzugte Ausrichtung an – Fachleute nennen dies „lattice-preferred orientation“ (LPO).
Blick in die Tiefen des Universums – So sieht „Hubble“ das Weltall
Fotostrecke ansehenEin tieferes Verständnis für den Aufbau des Erdinneren
Diese spezifische Anordnung beeinflusst direkt die Geschwindigkeit, mit der seismische Wellen durch das Material wandern. Efim Kolesnikov, Erstautor der Studie, erklärt: „Mithilfe einer speziellen Röntgenmethode konnten wir diese Kristallausrichtung sichtbar machen.“ Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sich die chemische Zusammensetzung des inneren Erdkerns mit zunehmender Tiefe verändert. Je tiefer man in das Erdinnere vordringt, desto höher wird der Eisenanteil. Diese chemische Schichtung führt dazu, dass sich die Kristalle in unterschiedlichen Tiefen verschieden verhalten und damit die Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen beeinflussen.
Projektleiter Ilya Kupenko bestätigt: „Das passt gut zu den Geschwindigkeitsunterschieden, die wir in seismischen Messungen beobachten.“ Die Forschungsergebnisse bieten nicht nur eine Erklärung für die unterschiedlichen Geschwindigkeiten von Erdbebenwellen, sondern ermöglichen auch ein tieferes Verständnis vom Aufbau des Planeten. Die neue Erkenntnis zeigt, dass der innere Erdkern eine weitaus komplexere Struktur aufweist als bisher angenommen – ein mehrschichtiges System, dessen Geheimnisse erst unter extremsten Laborbedingungen sichtbar werden. (Quelle: Pressemitteilung) (tab)
Haben Sie eine Meinung zu diesem Artikel? Haben Sie Fehler entdeckt? Schreiben Sie direkt an unsere Autorin – die Kontaktdaten finden Sie im Autorenprofil.