Erdkern: Forscher entdecken „Herzschlag“ der Erde

Die Erde ist nicht nur nicht ganz dicht, sie läuft offenbar auch nicht ganz rund. Letzteres ist laut neuen Forschungsergebnissen darauf zurückzuführen, dass die Drehungen von Erdkern und Erdmantel nicht exakt aufeinander ausgerichtet sind, was zu einer wiederkehrenden Verschiebung führt. Konkret wackele der innere Kern der Erde etwa alle achteinhalb Jahre um seine Rotationsachse.

Wie Geophysiker um Hao Ding von der Universität Wuhan in ihrer Studie beschreiben, erlaubt der winzige Versatz zwischen dem inneren Kern und dem Erdmantel – der etwa 3.000 Kilometer dicken Schicht unter der Erdkruste – zudem Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Erdkerns. Ihnen zufolge ist diese keineswegs überall gleich.

Eine Kugel in einer Kugel in einer Kugel

Jules Vernes Roman „Reise zum Mittelpunkt der Erde“ von 1864 entführt Entdecker auf eine fantasievolle Reise in den Erdkern, wo sie eine gigantische Höhle finden, in der sich eine prähistorische Umgebung befindet, einschließlich Dinosaurier. Diese Geschichte ist weit von den wissenschaftlichen Theorien entfernt, die Forscher mit einer Reihe von Techniken und Instrumenten erkannt haben.

Demnach ist seit Langem bekannt, dass die Erde schichtartig aufgebaut ist und im Herzen der Erde ein fester Kern liegt, der von einer weniger dichten Flüssigkeit umgeben ist. Sie bilden den sogenannten inneren und äußeren Erdkern. Darüber gibt es den inneren und äußeren Erdmantel sowie die abschließende Erdkruste.

Schematischer Aufbau der Erde. Foto: Public domain

Der Erdkern – hauptsächlich bestehend aus Eisen – ist in diesem komplexen Gebilde mitverantwortlich für eine Reihe von geophysikalischen Vorgängen, einschließlich der Tageslänge und des Magnetfelds. Diesen Umstand machen sich Geophysiker zunutze, um das Innerste der Erde zu erforschen.

So entdeckten Ding und Kollegen bereits 2019, dass die Erdachse in Bezug auf die Erdoberfläche wandert. Sie entdeckten eine leichte Abweichung der sogenannten polaren Rotation, die etwa alle 8,5 Jahre auftritt. Dies war sogleich das erste Anzeichen eines „inneren Kernwackelns“. Vorstellen könne man sich dieses ähnlich dem Wackeln eines Kreisels.

Wissen ist der aktuelle Stand des Irrtums

In der Anfang Dezember in „Nature Communications“ veröffentlichten Studie bestätigen die Autoren diesen Zyklus anhand von Messungen der Tageslänge. Dabei entdeckten sie, dass die Ursache der polaren Rotation – der Bewegung der Rotationsachse der Erde relativ zur Erdkruste – vermutlich noch tiefer liegt. Wie „Live Science“ berichtete, deuten die Daten darauf hin, dass das Taumeln „wahrscheinlich durch eine Neigung von 0,17 Grad zwischen dem inneren Erdkern und dem Erdmantel verursacht wird“.

Wie Ding gegenüber „Live Science“ bestätigte, steht dies in fundamentalem Widerspruch zur traditionellen Theorie der Erdachse. Diese besagt, dass die Rotationsachsen von Erdkern und Erdmantel identisch sind. Eine andere Ursache schlossen die Forscher jedoch aus. Sowohl atmosphärische als auch ozeanische und andere hydrologische Einflüsse könnten die Abweichungen nicht erklären.

Die neu entdeckte Neigung des inneren Kerns könnte ihrerseits zu einer Veränderung der Form und Bewegung des flüssigen äußeren Kerns führen. Die Forscher gehen zudem davon aus, dass die nordwestliche Hemisphäre des inneren Kerns geringfügig dichter und damit schwerer ist, als der Rest. Zudem sprechen sie von Unterschieden zwischen dem äußeren und inneren Erdkern.

Beides könnte wiederum mögliche Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld haben, einschließlich einer Verschiebung der Pole.

Erdkern nur schwer greifbar

Professor John Vidale von der University of Southern California bestätigte gegenüber „Live Science“ die wissenschaftliche Bedeutung der Arbeit. Die Studie füge „grundlegende Bausteine zum Verständnis unseres Planeten hinzu“. Außerdem „hilft sie, den Unterschied in der Zusammensetzung zwischen dem Metall im festen inneren und dem flüssigen äußeren Kern zu erkennen und die Richtung und Geschwindigkeit des Taumelns des inneren Kerns abzuschätzen“, sagte der nicht an der Studie beteiligte Geowissenschaftler.

Gleichzeitig merkte er an, dass es schwierig sei, die exakte Ursache dieser Bewegung zu ermitteln und andere Faktoren auszuschließen. Für eine derartige Analyse würden „viele verschiedene Experten“ benötigt.

In Zukunft, so Vidale abschließend, könnte die Entdeckung von Ding und Kollegen jedoch helfen, die größeren Zusammenhänge zu verstehen. Dazu gehören auch die Dynamik und Prozesse im inneren Erdkern und ihre Wirkung auf die Menschheit – von Erdbeben bis zu Veränderungen des Magnetfelds.