Montag, 20. Mai 2013

Erste experimentelle Messung zeigt: Innerer Erdkern ist erstaunlich schwach


Der Schalenaufbau des Erdinneren (Illu.).
| Copyright: SoylentGreen, CC-BY-SA-3.0 


Stanford (USA) - Anhand neuer Laborexperimente haben Geologinnen der Stanford University die Stärke des festen inneren Erdkerns neu bestimmt - mit unerwartetem Ergebnis: Der innere Kern ist etwa 40 Prozent schwächer als bislang angenommen. Die Entdeckung könnte dazu führen, dass Theorien über die Entwicklung des Erdkerns und damit auch über die Entstehung des Erdmagnetfeldes neu definiert werden müssen.

In ihren Experimenten nutzten Arianna Gleason und Wendy Mao eine Diamant-Amboß-Zelle, um Eisen bis auf das Dreimillionenfache des atmosphärischen Drucks auf Meeresspiegelniveau zusammenzupressen und simulierten damit die Druckverhältnisse im Erdzentrum. Damit konnten die Wissenschaftlerinnern zum ersten Mal experimentell die Auswirkungen derartig hoher Druckverhältnisse im Labor untersuchen. Wie Gleason und Mao aktuell im Fachjournal "Nature Geoscience" (DOI:10.1038/ngeo1808) berichten, sei "die Stärke von Eisen unter diesen extremen Druckverhältnissen erstaunlich schwach".


Die nun gemessene Stärke könne nun dabei behilflich sein, besser zu verstehen, wie der Kern sich über lange Zeiträume hinweg deformiert, erläutert die Forscherinnen. Diese Erkenntnis wiederum könnte "unsere Vorstellung von der Entwicklung der Erde und anderer Planeten verändern".



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Das bisherige Wissen und die bisherigen Vorstellungen über den inneren Erdkern basiert hauptsächlich auf Analysen seismischer Wellen, wenn diese von der Oberfläche sich durch das Planeteninnere fortsetzen. Anhand dieser Beobachtungen konnte schon zuvor festgestellt werden, dass der Kern selbst nicht einheitlich Strukturiert ist und sich offenbar über die Zeit hinweg eine Struktur herausgebildet hat, als Eisenkörner sich ausdehnten und der Länge nach in paralleler Form ausgerichtet haben.

Die Leichtigkeit, mit der sich solche Eisenkörner im inneren Erdkern deformieren und aneinander ausrichten können, beeinflusse auch die Entwicklung der frühen Erde und die Entstehung des geomagnetischen Feldes, erläutern die Forscherinnen. Dieses Feld werde schließlich von der Zirkulation von flüssigem Eisen im äußeren Kern um den festen inneren Kern erzeugt und schützt die Erde vor der vollen Intensität der solaren und kosmischen Strahlung.


Neben dem extrem hohen Druck wirken auch nicht minder extreme Temperaturen auf den inneren und äußeren Kern, wie sie in etwa der Oberflächentemperatur der Sonne entsprechen. Da es mit derzeitiger Technologie noch nicht möglich ist, neben dem Druck auch diese Extremtemperaturen im Labor experimentell anzuwenden, mussten die Forscherinnen die Temperaturen für ihre Studie aus den Daten heraus extrapolieren. Gleason und Mao arbeiten derzeit jedoch schon an einem Versuchsaufbau, der auch diesen Unsicherheitsfaktor beheben soll.


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"Bisherige Modelle des inneren Kern basieren nur auf wenigen bekannten und gesicherten Grenzwerten, da die hierzu notwendigen Messungen sehr schwierig sind", so die Geologinnen abschließend. "Zumindest die Grenzwerte für die Stärke des Kerns, wie sie bislang nicht bekannt waren, liegen nun vor."


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Quelle: stanford.edu, nature.com
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