Die Kristallstruktur des Erdkernmaterials (Illu.) | Copyright: Uppsala Universitet / uu.seUppsala/ Schweden - Wissenschaftlern der Universität von Uppsala und des Königlichen Instituts für Technologie (KTH) in Stockholm ist es gelungen, ihre Theorie über die Form der Kristallstruktur des Kernmaterilas im Zentrum unseres Planeten zu beweisen. Demnach ist diese nicht etwa sechseckig hexagonal, sondern würfelförmig.
Das Rätsel um die tatsächliche Form und Anordnung der Eisenkristalle, die man sich bislang als hexagonales Prisma vorgestellt hatte, begann 1992 als Wissenschaftler Schallwellen durch die Erde schickten. Merkwürdigerweise benötigten diese für die Erddurchquerung länger, wenn sie vom Nord- zum Südpol gesendet wurden, als durch die Äquatorachse. Die Erklärung für dieses Phänomen erahnten die Forscher damals in der Struktur der Eisenkristalle im kugelförmigen 1200 Kilometer durchmessenden Erdkern.
Ein Team aus internationalen Wissenschaftlern um Professor Börje Johansson von der Universität Uppsala hatte bereits 2003 ein theoretisches Modell entwickelt, wonach die Eisenkristalle im 5000 Kilometer tief gelegenen Erdkern unter dem gewaltigen Druck die Form von Würfeln - genauer gesagt einer "raumzentrierten, kubischen Kristallstruktur" annehmen.
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In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftszeitschrift "Science" haben die Wissenschaftler jetzt ihre Studie veröffentlicht, mit der sie diese Theorie beweisen. Hierzu wurden mittels der Molekulardynamik Atome und Moleküle an Computer simuliert, die miteinander in Wechselwirkung treten können. Zudem wurden auch die "Umweltbedingungen" im Erdkern mit über 6000 Grad Celsius und 1.400.000 Atmosphären Druck am Rechner simuliert.
Trotz der hochgradig symmetrischen Struktur, so berichtet Johansson auf der Homepage der Universität, verhalte sich das Eisen im Erdkern offenbar je nach Raumrichtung anders gegenüber Schalldruck. Dabei bewege sich der Schall sich am schnellsten quer durch die Würfel - also von Ecke zu Ecke. Parallel zu den Würfelkanten bewegten sich die virtuellen Schallwellen rund zwölf Prozent langsamer.
"Das Modell einer raumzentriert kubischen Struktur (body-centered cubic structure) der Eisenkristalle, ist die einzige Struktur die mit den experimentell erbrachten Beobachtungen übereinstimmt und diese erklärt", kommentiert Johansson die Ergebnisse der Studie.
Dadurch ergeben sich völlig neue Perspektiven und geophysikalische Forschungsgrundlagen. Zudem gerät die bislang herschende Vorstellung über eine hexagonales Prismastruktur des Erdkernmaterials ins Wanken, da sie sich nicht mit den Experimentergebnissen deckt. Um mögliche Mißverständnissen vorzubeuegn stellte Johansson gegenüber Grenzwissenschaft-Aktuell.de klar, dass sich der jetzt bewiesene Gitteraufbau, mit jeweils einem Eisenatom in jeder Würfelecke und in Zentrum, auf die Eisenkristalle auf atomarer Größe - und nicht auf die Form des Erdkerns selbst bezieht. Dieser sei natürlich weiterhin kugelförmig.
Jetzt, so die Forscher, müssten viele Eigenschaften des Erdkerns gänzlich neu berechnet werden. So ist beispielsweise das Hitzespeichervermögen von kubischen Eisenkristallen völlig anders als jenes von hexagonal angeordneten Strukturen. Zudem seien die kubischen Kristallstrukturen magnetisch - ihre hexagonalen Gegenstücke nicht. Allein dies habe grundlegende Auswirkungen für unser Verständnis des Erdmagnetfeldes, da die Konvektion (also die Wärmeübertragung von thermischer Energie in Form strömender Teilchen) des äußeren Erdkernes das Hauptfeld des irdischen Magnetfeldes erzeugt.
Quellen: uu.se / grenzwissenschaft-aktuell.de
