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Die Erde – ein dynamischer Planet
größeren Asteroiden, die vermutlich in ihrer Frühzeit eine ähnliche Differenzierung
in leichtere und schwerere Elemente durchgemacht hatten wie die Erde.
Aber noch etwas anderes gab den entscheidenden Hinweis, dass der Erdkern
metallisch und mit mindestens einer flüssigen Schicht ausgestattet sein muss: Das
irdische Magnetfeld. Es sorgt dafür, dass ein Kompass immer nach Norden zeigt,
dass es Polarlichter gibt, und es schützt uns vor den harten elektromagnetischen
Strahlen aus dem All. Aber wie entsteht dieses Gitter aus Magnetfeldlinien? Schon
früh vermuteten die Geowissenschaftler einen Mechanismus ähnlich dem eines
Elektromagneten: Die Bewegung eines elektrisch leitenden flüssigen Mediums
gegenüber einem feststehenden erzeugt ein elektrisches Feld. Dieses wiederum
sorgt dafür, dass die Strömung anhält und das Magnetfeld aufrechterhalten
wird. Und genau das, so die Theorie, läuft auch in der Erde ab: Die komplexen
Strömungen im flüssigen äußeren Erdkern und ihr Wechselspiel mit dem festen
inneren Kern erzeugen die Magnetfeldlinien. Das Ganze setzt aber voraus, dass
beide Komponenten leitfähig sind – und damit höchstwahrscheinlich aus Metall
bestehen.
Die Existenz eines globalen
Erdmagnetfelds deutet darauf
hin, dass mindestens ein Kernteil
flüssig sein muss. © NSF, Gary
Glatzmaier/ Darcy E. Ogden /
University of California Santa
Cruz/Paul H. Roberts/UCLA
2007 gelang es schwedischen und russischen Forschern sogar herauszufinden,
in welcher Form das Eisen im Kern angeordnet ist. Schon länger hatte man
beobachtet, dass Wellen an der Oberfläche und im Inneren des inneren Kerns
unerklärlich langsam liefen – fast so, als wenn dieser Kernbereich nicht ganz fest,
sondern weich und sogar zähfließend wäre. Aber fest musste er sein, damit er
zusammen mit dem flüssigen äußeren Kern den „Magnetdynamo“ antreiben kann.
Zudem waren die Wellengeschwindigkeiten höher, wenn diese den Kern in Nord-
Süd-Richtung passierten, und geringer, wenn sie von dieser Achse abwichen. Die
Erklärung lieferte eine auf den Wellendaten basierende Simulation auf einem
Supercomputer. Sie ergab, dass die Eisenatome unter dem
gewaltigen Druck und der Hitze eine besondere Konformation
einnehmen: Sie sind nicht alle gleich fest miteinander
verbunden, sondern bilden würfelförmige Strukturen, eine
so genannte raumzentrierte kubische Gitteranordnung. Die
einzelnen Würfel sind dabei mit ihren Nachbarn nur lose,
wie mit Gummibändern, verknüpft. Das erlaubt ein seitliches
Verschieben und Gleiten und erklärt die Plastizität des
inneren Kerns.
Noch allerdings sind die Forscher weit davon entfernt,
die Strukturen und Prozesse im Kern oder im Erdmantel
restlos verstanden und aufgeklärt zu haben. Ganz im Gegenteil:
Fast jede neue Erkenntnis wirft auch wieder neue –
offene – Fragen auf. Die „Reise zum Mittelpunkt der Erde“ ist
demnach noch lange nicht vollendet.
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