Wissenschaft

Seismische Signale bestätigen die Existenz des inneren Erdkerns

Traditionell wurde uns beigebracht, dass die Erde drei Hauptschichten hat: die Kruste, den Mantel und den Kern. Beobachtungen, wie seismische Wellen reflektiert und gestreut werden, und Experimente, die darauf basieren, wie Mineralien auf hohe Drücke und Temperaturen reagieren, zeigen, dass die innere Struktur der Erde komplexer ist als bisher angenommen.

Der Mantel besteht hauptsächlich aus Magnesium, Eisen und Siliziumdioxid, aber je nach Temperatur und Druck werden unterschiedliche Mineralien gebildet. Der obere Mantel besteht aus Silikaten, die in magmatischen und metamorphen Gesteinen wie Olivin, Pyroxen und Granat häufig vorkommen. In einer Übergangszone in einer Tiefe von 400 bis 700 Kilometern werden diese gemeinsamen Mineralien instabil und bilden exotischere Silikate wie Ringwoodit, Wadsleyit und die Mehrheit. Das im absoluten Sinne am häufigsten vorkommende Mineral ist Bridgmanit, auch bekannt als Silikatperowskit, der 38 Prozent des Erdvolumens ausmacht. Bridgmanit ist nur unter hohen Temperaturen und Drücken stabil, wie sie im Erdmantel zu finden sind. Die Proben wurden erstmals in einem Meteoriten gefunden (vermutlich die Überreste eines fragmentierten Asteroiden), der 1879 aus dem Weltraum fiel, aber erst 2014 als separates Mineral beschrieben wurde.

Eine Übergangszone, die von Seismologen als D-Schicht bezeichnet wird, markiert den Kontakt mit dem Erdkern auf 3.000 Kilometern. Der genaue Ursprung der D ” – Schicht ist unbekannt. Einige Forscher glauben, dass diese Schicht aus den Überresten teilweise geschmolzener tektonischer Platten besteht, die von der Erdoberfläche auf den Boden des Mantels sinken. Andere argumentieren, dass diese Schicht durch gebildet wird große Kristalle, auf Metergröße gewachsen über Millionen von Jahren bei konstantem Druck und Hitze.

Der Erdkern besteht aus einer äußeren Schicht, wahrscheinlich einer flüssigen Eisenlegierung mit einem Radius von etwa 2.200 Kilometern, und einem inneren Kern aus einer festen Eisenlegierung mit einem Radius von 1.300 Kilometern.

Die Idee einer weiteren separaten inneren Kernschicht wurde vor einigen Jahrzehnten vorgeschlagen, aber die Daten waren sehr unklar. Jetzt eine Studie von Forschern der Australian National University (ANU) hat die Existenz des “innersten Kerns” der Erde bestätigt. Das Team verwendete einen Suchalgorithmus, um Tausende von Modellen des inneren Kerns mit beobachteten Daten über viele Jahrzehnte zu vergleichen, wie lange seismische Wellen brauchen, um sich durch die Erde zu bewegen Seismographenstationen auf der ganzen Welt

Der Hauptautor der Studie, Ph.D. Die Forscherin Joanne Stephenson sagt, dass diese neue Schicht zwar schwer zu beobachten ist, ihre verschiedenen Eigenschaften jedoch auf ein unbekanntes, dramatisches Ereignis in der Erdgeschichte hinweisen können. “Wir haben Hinweise gefunden, die auf eine Veränderung der Eisenstruktur hinweisen könnten”, in einer Tiefe von 5.800 Kilometern.

Der innere Erdkern ist trotz der hohen Temperaturen von mehr als 5.000 Grad Celsius fest, da der hohe Druck die Nickel-Eisen-Legierung nicht zum Schmelzen bringt. Im Erdmittelpunkt kann der Druck hoch genug sein, um die amorphe Legierung in eine umzuwandeln kristalline Form, was die Unterschiede in den seismischen Wellenwegen durch die Erde erklärt.

Die Änderung der Struktur kann aber auch durch zwei getrennte Abkühlungsereignisse in der Erdgeschichte erklärt werden, sagte Stephenson. Die erste Generation von Eisenmineralien, die aus dem Magma kristallisierten und den innersten Kern bilden, weist unterschiedliche strukturelle Ausrichtungen auf, während die spätere kristallisierte und sich ablagerte. “Es ist sehr aufregend – und es könnte bedeuten, die Lehrbücher neu zu schreiben!”

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Lili Falk

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