Der innere Kern der Erde rotiert mit seiner eigenen Geschwindigkeit, ist sehr heiß und hat höchstwahrscheinlich dazu beigetragen, Leben zu erhalten
Wie konnte die Erde ihr Magnetfeld so schnell wiederherstellen?
Wissenschaftler beginnen zunehmend, das zu glaubenDies war auf die Entstehung des inneren Erdkerns zurückzuführen. Es handelt sich um eine Kugel aus massivem Eisen, die in einem geschmolzenen Außenkern sitzt. Letzteres besteht aus brodelndem Metall, das das Magnetfeld des Planeten erzeugt.
Forscher vermuten, dass der innere Kernerschien etwa 4 Milliarden Jahre nach der Geburt des Planeten. Es wuchs langsam, ein paar Millimeter pro Jahr. Wissenschaftler gehen davon aus, dass dies zu einer Aktivität im äußeren Kern führte und eine Erhöhung der Stärke des Magnetfelds hervorrief.
„Der innere Kern hat das Magnetfeld wiederhergestelltErde: Und es geschah im günstigsten Moment der Evolution, sagt John Tarduno, Geophysiker an der University of Rochester. „Was wäre passiert, wenn es sich nicht gebildet hätte?“
Wissenschaftler fragen sich immer noch, wie und warum das InnereDer Kern erschien während dieser Zeit. „Der innere Kern ist ein Planet innerhalb eines Planeten“, sagte Hrvoe Tkalcic, Seismologe an der Australian National University (ANU). „Er hat seine eigene Topographie, seine eigene Rotationsgeschwindigkeit und Struktur. Es ist unter unseren Füßen, aber wir verstehen immer noch vieles nicht darüber, wie es funktioniert."
Wie wird unser innerer „Planet“ untersucht?
Um den inneren Kern zu untersuchen, nutzen Forscher seltene seismische Wellen von Erdbeben oder Atomtests, die in den inneren Kern eindringen oder ihn reflektieren.
So entdeckten Seismologen den inneren Kernrotiert unabhängig vom Rest des Planeten. Mithilfe von Computermodellen haben sie seine Struktur sowie das ungewöhnliche Verhalten von Eisenlegierungen unter hohem Druck vorhergesagt.
Lange Zeit hatte die Menschheit unvollständigVorstellungen über den inneren Aufbau der Erde. Erst Anfang der 1930er Jahre bemerkte Inge Lehmann, eine dänische Seismologin, eine neue Art von P-Wellen oder Druckwellen. Sie wiesen darauf hin, dass der Erdkern nicht vollständig flüssig ist. Bis 1936 war Lehmann zu dem Schluss gekommen, dass die Erde einen festen inneren Kern hat. Außerdem stellten die Forscher fest, dass die P-Wellen, die den inneren Kern passieren, jedes Jahr leicht beschleunigt werden. Dies könnte nur auf eine Weise erklärt werden - der innere Kern dreht sich schneller als der Rest des Planeten, etwa 1 ° pro Jahr. Alle 400 Jahre, so schlugen sie in einem Nature-Artikel von 1996 vor, machte der innere Kern eine zusätzliche Revolution im Inneren der Erde.
Diese Entdeckung schockierte viele Geophysiker, dieEs wurde angenommen, dass sich der innere Kern mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Mantel dreht. Wenn Sie seine Rotation untersuchen, hilft dies zu verstehen, wie sich der innere Kern mit dem äußeren verbindet und das Magnetfeld beeinflusst. Es wird auch erklären, warum die magnetischen Pole der Erde von Zeit zu Zeit wandern und umkippen.
Der innere Kern bewegt sich also schneller als die Erde, richtig?
Nicht wirklich.Der Forscher Yi Yang stellte später die weltweit umfangreichste Erdbebendatenbank zusammen. Nach ihrer Analyse entdeckte Yang, dass der innere Kern mit der gleichen Geschwindigkeit rotiert wie der Mantel. Dann kam eine noch ungewöhnlichere Tatsache: Einer Studie aus dem Jahr 2021 zufolge drehte sich der innere Kern langsamer als der Rest des Planeten, und zwar um etwa 0,05° pro Jahr.
Forscher haben begonnen, darüber zu spekulierender innere Kern hat seinen eigenen Rhythmus. Jahrzehntelang haben Radioastronomen winzige Veränderungen der Erdrotation verfolgt. Sie wurden nach dem Weltraumbezugssystem beobachtet: Sie verfolgten Positionsänderungen entfernter Weltraumobjekte. Die meisten Schwankungen während des Jahres sind auf Hurrikane und Erdbeben zurückzuführen, aber es gibt eine kleine, regelmäßige 6-Jahres-Schwankung, die nicht leicht zu erklären ist.
„Wir wissen noch nicht, warum das passiert, aber alle setzen auf den Kern“, sagt Benjamin Chao, Gutachter an der Academia Sinica.
Woraus besteht der innere Kern?
Der innere Kern ist der metallischste Ortauf der Erde. Es enthält noch mehr Metalle als das äußere. Beide bestehen hauptsächlich aus Eisen mit einem Hauch von Nickel. Es wird auch angenommen, dass Eisen Spuren von leichteren Elementen wie Sauerstoff, Kohlenstoff und Silizium enthält.
Wenn Eisen auf einem wachsenden kristallisiertOberfläche des inneren Kerns, stößt es einige dieser Elemente aus sich heraus. Das Ergebnis ist nahezu reines Eisen. Es ist wie Eis, das sich in einem Eimer mit Salzwasser bildet: Es verdrängt das Salz und wird größtenteils zu Süßwasser. Aus dem Kern herausgeschleuderte Elemente sind leichter als Eisen: Sie steigen auf und stürmen vorwärts: Dieser Prozess verursacht bis zu 80 % der Konvektion, die das Magnetfeld der Erde erzeugt.
Konvektion ist eine Art Wärmeübertragung und Wärmeübertragung, bei der innere Energie durch Strahlen und Strömungen der Substanz selbst übertragen wird.
Was wissen wir noch nicht über den inneren Kern?
Was passiert mit dem restlichen Eisen – zu diesem ThemaEs gibt eine anhaltende Debatte. Eisenatome auf der Erdoberfläche haben – wie die in einer gusseisernen Bratpfanne – eine kubische Struktur. Wenn jedoch winzige Eisenproben zwischen zwei Diamanten gequetscht werden und ein ähnlicher Druck wie im inneren Kern entsteht, ordnen sich die Atome zu Sechsecken neu an.
Die Schwierigkeit besteht darin, dass es noch niemand getan hat„Weiß, was mit Eisen passiert, wenn es gleichzeitig komprimiert und auf Tausende von Grad erhitzt wird“, sagt Lidunka Vochadlo, Computerphysikerin für Mineralien am University College London.
Diese Bedingungen sind im Labor schwer nachzubilden,weil der Kohlenstoff in Diamanten beim Erhitzen oft Eisen kontaminiert, bemerkte Vochadlo. Sein Team führte Computersimulationen durch und stellte fest, dass die Form eines Sechsecks oder Sechsecks die stabilste Struktur unter den Bedingungen des inneren Kerns ist. Die Modelle zeigen auch, dass reines Eisen bei 98 % seines Schmelzpunktes weich wird.
Beispielsweise muss Wasser unter den Punkt abkühlenGefrieren, um Eis zu bilden. Die Forscher vermuteten, dass Eisen nicht zu einer sechseckigen Form erstarren könnte, wenn es fast 1.340 °C kühler wäre als der innere Kern. Anfang 2022 wurde eine Modellierung auf atomarer Ebene veröffentlicht, die darauf hindeutet, dass sich im inneren Kern ansammelndes Eisen zunächst in kubischer Form kristallisieren könnte, bevor es in eine hexagonale Form übergeht.
Wie hängen der innere Kern und das Leben auf der Erde zusammen?
Nach Angaben einer Vulkanformation, die vor 565 Millionen Jahren am Nordufer des St. River in Lawrence entstand, betrug das Magnetfeld damals ein Zehntel des heutigen.
Dies lag vermutlich daran, dass die externenDer Kern verlor schnell Wärme, sagt Peter Driscoll, Geodynamiker am Carnegie Institution for Science. Wenn das Erdmagnetfeld vollständig verschwinden würde, wäre das Leben in seiner Entstehung stark der Strahlung von Sonneneruptionen ausgesetzt. Erhöhte Strahlung könnte zu einem Verlust an Sauerstoff führen, einer wertvollen Ressource für alles Leben.
Nur 30 Millionen Jahre später nimmt die Intensität des Magnetismus abFelder stieg auf 70 % der aktuellen Werte. Etwa zur gleichen Zeit löste die aktive Entwicklung des Lebens eine Revolution auf der Erde aus. Damals entstanden die meisten Tiergruppen, die ersten Landarten tauchten auf.
Vielleicht die entstehende Welt und alle Lebewesenauf dem Planeten Erde verdanken ihre Existenz dem inneren Eisenkern, der sich 5.000 km unter unseren Füßen befindet. Nun versuchen Forscher, die Bedingungen im Kern im Labor zu reproduzieren: eine schwierige, aber notwendige Aufgabe. Mit Hilfe eines solchen Experiments ist es möglich, die Schlussfolgerungen zu bestätigen, die Forscher früher auf der Grundlage mathematischer Modelle gezogen haben.