Starke Beben offenbaren einen „heterogenen“ inneren Kern, der weit verbreiteten Theorien widerspricht

dani3315/iStock

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Laut einer neuen Studie, die am 5. Juli in Nature veröffentlicht wurde, haben Wissenschaftler zum ersten Mal bestätigt, dass der gesamte innere Erdkern inhomogen ist – in seiner Zusammensetzung oder Struktur nicht einheitlich oder identisch.

Diese Entdeckung, unterstützt durch seismische Daten, liefert wertvolle Einblicke in das Verständnis der komplexen Natur der tiefsten Tiefen der Erde.

Der innere Erdkern mit einer Länge von etwa 2.442 Kilometern macht weniger als 1 Prozent des Gesamtvolumens der Erde aus. Dennoch ist seine Anwesenheit für das Magnetfeld des Planeten von entscheidender Bedeutung, ohne das die Erde ein ganz anderer Ort wäre.

Die Entstehung, das Wachstum und die Entwicklung des inneren Kerns im Laufe der Geschichte bleiben ein Rätsel. Ein Forscherteam der University of Utah untersucht dieses Rätsel, indem es seismische Wellen untersucht, die durch natürliche Erdbeben erzeugt werden.

Im Jahr 1936 lieferten seismische Wellen den ersten Beweis dafür, dass der innere Erdkern fest war. Diese Entdeckung der dänischen Seismologin Inge Lehmann stellte die vorherrschende Annahme in Frage, dass der gesamte Kern aufgrund seiner extrem hohen Temperatur, die etwa 10.000 Grad Fahrenheit erreichte, vergleichbar mit der Oberflächentemperatur der Sonne, flüssig sei.

„Der innere Kern ist nicht die einheitliche Masse, von der die Wissenschaftler einst glaubten. Stattdessen ähnelt er einem Wandteppich aus verschiedenen Stoffen“, sagte Guanning Pang, der Hauptautor und ehemalige Doktorand. Student der Fakultät für Geologie und Geophysik der Universität, in einer Pressemitteilung.

Das Team nutzte spezielle seismische Systeme, darunter das International Monitoring System (IMS), das weltweit eingerichtet wurde, um Explosionen wie Nuklearexplosionen zu erkennen. Während der Hauptzweck der Systeme darin besteht, ein Atomverbot durchzusetzen, liefern diese Arrays wertvolle Daten für die Untersuchung des Erdinneren, der Ozeane und der Atmosphäre.

Die neue Forschung nutzte seismische Daten von 20 Arrays, darunter zwei in der Antarktis und eines in der Nähe von Utah. Dabei handelte es sich um Instrumente, die in bis zu 10 Meter tiefen Bohrlöchern in Granitformationen angebracht und in Mustern angeordnet waren, um die von ihnen erfassten Signale zu verstärken, ähnlich wie bei Parabolantennen.

Guanning Pang, der Hauptautor, analysierte seismische Wellen von 2.455 Erdbeben mit einer Stärke von mehr als 5,7. Durch die Untersuchung der Wechselwirkung dieser Wellen mit dem Erdkern konnten sie dessen innere Struktur kartieren.

Das U-Team entdeckte wertvolle Hinweise aus den seismischen Daten und enthüllte einen „Streuungseffekt“ im Zusammenhang mit Wellen, die in das Innere des Kerns eindrangen.

„Unsere größte Entdeckung ist, dass die Inhomogenität tendenziell stärker ist, je tiefer man geht. Zum Erdmittelpunkt hin ist sie tendenziell stärker“, betonte Pang.

„Wir glauben, dass dieses Gewebe damit zusammenhängt, wie schnell der innere Kern wuchs. Vor langer Zeit wuchs der innere Kern sehr schnell. Er erreichte ein Gleichgewicht und begann dann viel langsamer zu wachsen“, sagte der U-Seismologe Keith Koper , der die Studie betreute.

„Nicht das gesamte Eisen wurde fest, daher könnte etwas flüssiges Eisen darin eingeschlossen sein.“

Die vollständige Studie wurde am 5. Juli in Nature veröffentlicht und ist hier zu finden.