Erdkern kühlt schneller ab

Droht der Erde schneller das Schicksal des Mars und des Merkurs?

von Karim Belbachir

Aufbau der Erde mit dem Erdkern in der Mitte
Der Erdkern ist in mehrere Schichten untergliedert. Ganz oben ist die Erdkruste, Darunter befindet sich der Mantel, der sich in den Oberen und Unteren Mantel unterteilt. Darunter befinden sich der äußere und innere Kern der Erde.

Wissenschaftler an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben festgestellt, dass sich der Erdkern schneller abkühlt, als bisher gedacht. Das habe Auswirkungen auf die Plattentektonik und könne der Erde ein ähnliches Schicksal wie dem Mars oder Merkur bescheren.

Ein Blick ins Innere des Planeten Erde

Um zu verstehen was in der Tiefe unseres Planeten geschieht, muss ein kurzer Exkurs ins Erdinnere gewagt werden. Der Planet Erde besteht nach bisherigem Wissensstand aus mehreren Schichten. Die wohl bekannteste ist die Erdkruste auf der wir leben. Darunter befindet sich der Erdmantel, wobei dieser in den Oberen und Unteren Mantel unterteilt wird. Im Erdinneren befindet sich der Erdkern bestehend aus dem Äußeren und Inneren Erdkern. Während die Erdkruste nur etwa bis zu 35 Kilometer dick ist, erstreckt sich der Mantel bis zu 2900 Kilometer ins Erdinnere.

Der Bereich danach (5.100 – 6.371 Km Tiefe) wird Erdkern genannt. Aufgrund des hohen Drucks rechnen Wissenschaftler dort mit Temperaturen um die 5.000 bis 6000 Grad. Der innere Kern besteht zu 80 Prozent aus Eisen und 20 Prozent Nickel. Aufgrund des enormen Drucks können das Eisen und der Nickel dort nicht verflüssigen. Anders sieht es im äußeren Kern aus dort ist die Temperatur zwar niedriger, aber das Material aus Eisen, Nickel, Schwefel und Sauerstoff flüssig. Durch die Strömung des Materials wird auch das Erdmagnetfeld erzeugt, dass uns vor gefährlichen Sonnenstürmen schützt. Diese Aktivität im Planeteninneren hat der Mars verloren, weshalb die Oberfläche einer höheren Gammastrahlung ausgesetzt ist.

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Wärmeleitfähigkeit des Minerals Bridgmantit getestet

Glühende Lava, Lavastrom, Tafelvulkan Fagradalsfjall, Krsuvk-Vulkansystem, Reykjanes Halbinsel, Island, Europa Copyright: imageBROKER/OlafxKrüger ibxomk07232362.jpg  Bitte beachten Sie die gesetzlichen Bestimmungen des deutschen Urheberrechtes hinsichtlich der Namensnennung des Fotografen im direkten Umfeld der Veröffentlichung!
Glühende Lava, Lavastrom, Tafelvulkan Fagradalsfjall, Krýsuvík-Vulkansystem, Reykjanes Halbinsel, Island, Europa Copyrig

Forscher an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich (ETHZ) haben nun getestet wie stark sich das Erdinnere abkühlen könnte. Dazu wurde das Mineral Bridgmantit, welches an der Grenze zwischen äußeren Kern und unterem Mantel vermutet wird. Es entsteht dort bei Temperaturen um die 1.800 Grad Celsius und einem Druck von etwa 240.000 bar. An der Erdoberfläche taucht es jedoch nicht auf. Der Übergang von Unteren Mantel in den Äußeren Kern besteht zu einem Großteil aus diesem Mineral.

„Wir gehen davon aus, dass dieser Bereich der Erde aus 88 bis 93 Prozent Bridgmanit besteht“, erklärte der ETHZ-​Professor Motohiro Murakami. Wie die Züricher Hochschule mitteilte, leitet dieses Mineral mehr Wärme aus dem Erdkern nach außen ab, als bisher vermutet. Das fanden Murakami und seine Kollegen bei einem komplizierten Test heraus. Dabei wurde Bridgmantit zwischen zwei Diamanten geklemmt und mit einem Laser beschossen, um die Bedingungen im Erdinneren zu simulieren. „Mit diesem Messsystem konnten wir zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit von Bridgmanit etwa eineinhalbmal höher ist als angenommen“, erklärte der Wissenschaftler dazu.

Erde schneller inaktiv wie Mars und Merkur

Blick auf die ETH in Zürich
Motohiko Murakami ist Professor an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich.

Wenn nun mehr Wärme vom Kern in den Mantel abfließt, hätte das Einfluss auf die zähe Bewegung im Erdmantel und dadurch auch auf die Plattentektonik. Letztere würde laut der ETHZ erlahmen. Außerdem könnten sich die Bridgmantit-Minerale in Post-​Perowskit verändern und somit noch mehr Wärme ableiten. Dazu erklärte Murakami: „Unsere Ergebnisse könnten uns eine neue Perspektive auf die Entwicklung der Dynamik der Erde eröffnen. Sie deuten darauf hin, dass die Erde wie die anderen Gesteinsplaneten Merkur und Mars viel schneller als erwartet auskühlt und inaktiv wird.“

Wie schnell das geschehe, konnte der Forscher jedoch nicht mitteilen. Eines steht jedoch fest: Es wird nicht in naher Zukunft geschehen. Dafür ist das Geschehen im Erdinneren noch zu unbekannt. Beispielsweise auch inwiefern der Zerfall radioaktiver Elemente eine Rolle im Erdinneren spielen und den Kern sogar noch aufheizen.

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(kfb)