Donnerstag, Juni 30, 2022
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Der Erdkern windet sich unter unseren Füßen, finden Wissenschaftler heraus

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Der Erdkern dreht sich nicht synchron mit dem Rest unseres Planeten, sondern dreht sich stattdessen manchmal schneller und kehrt manchmal die Richtung um.

Das ist das Ergebnis neuer Forschungsergebnisse, die am Freitag in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Wissenschaftliche Fortschritte von den südkalifornischen Seismologen John Vidale und Wei Wang.

„Der innere Kern ist nicht fixiert“, sagte Dr. Vidale in einer Erklärung. „Es bewegt sich unter unseren Füßen und scheint alle sechs Jahre ein paar Kilometer hin und her zu gehen.“

Diese Erkenntnis könnte Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie der Erdkern das geomagnetische Feld erzeugt, das Strahlung aus dem Weltraum blockiert und Leben ermöglicht, und könnte erklären, warum die Länge des Tages im Laufe der Zeit schwankt.

Von innen nach außen besteht die Erde aus einem festen inneren Kern, der von einem äußeren Kern aus flüssigem Eisen umgeben ist, einem dicken Gesteinsmantel und dann der dünnen Kruste und der Atmosphäre, in der das Leben existiert.

Mehr als 6.300 Kilometer unter der Oberfläche ist der innere Kern unzugänglich, und Geowissenschaftler müssen seine Eigenschaften und sein Verhalten durch indirekte Messungen und seine Auswirkungen ableiten. Sie kennen zum Beispiel die Drehungen des inneren Kerns, weil das feste Metall, das sich innerhalb des äußeren Kerns aus flüssigem Metall dreht, der Geodynamo ist, der das Magnetfeld des Planeten erzeugt.

Aber seit Jahrzehnten rätseln Wissenschaftler über Daten, die darauf hindeuten, dass der innere Kern seine Rotationsgeschwindigkeit im Vergleich zur Oberfläche ändern könnte.

„Aus unseren Ergebnissen können wir die Verschiebungen der Erdoberfläche im Vergleich zu ihrem inneren Kern erkennen, wie die Menschen seit 20 Jahren behaupten“, sagte Dr. Vidale in einer Erklärung. „Unsere neuesten Beobachtungen zeigen jedoch, dass sich der innere Kern von 1969 bis 1971 etwas langsamer drehte und sich dann von 1971 bis 1974 in die andere Richtung bewegte.“

Von 1968 bis 1971 drehte sich der innere Kern des Planeten relativ zum Erdmantel und zur Erdkruste in Richtung Westen. Von 1972 bis 1974 drehte sich der innere Kern superrotiert und drehte sich schneller nach Osten als die Kruste und der Mantel.

Dr. Vidale fügte hinzu, dass die Veränderung des inneren Kernspins mit einer Veränderung der Tageslänge im Millisekundenbereich korreliert, die Forscher unabhängig über einen Zeitraum von sechs Jahren beobachtet haben. Der Tag verkürzt sich während der Subrotation des inneren Kerns um 0,01 Millisekunden und verlängert sich während der Superrotation um bis zu 0,12 Millisekunden.

Da der innere Kern für eine direkte Messung nicht zugänglich ist, untersuchten Dr. Vidale und Wang seismische Wellen, die vom inneren Kern abprallten, um seine Geschwindigkeit und Drehrichtung zu messen. Insbesondere untersuchten sie Aufzeichnungen der Reflexionen seismischer Wellen, die von Atombombentests in der ehemaligen Sowjetunion von 1971 bis 1974 und zwei von den USA in Alaska in den Jahren 1969 und 1971 durchgeführten Tests erzeugt wurden.

Diese historischen Daten wurden mit dem Large Aperture Seismic Array in Montana aufgezeichnet, mehr als 300 Geophone, die 60 Meter tief im Boden vergraben waren und dazu dienten, seismische Wellen abzuhören, um festzustellen, ob es sich um Erdbeben oder Atomexplosionen handelte.

Detonationen erzeugen Wellen, die von dem massiven inneren Kern gestreut und zurückreflektiert werden, wobei Wellen, die von einem Teil des Kerns gestreut werden, der sich vom empfangenden Geophon wegdreht, später ankommen als Wellen, die von Teilen des Kerns gestreut werden, die sich auf das Geophon zu drehen. Dies ermöglichte Dr. Wang und Vidale, die Drehrichtung und -geschwindigkeit des inneren Kerns zu berechnen.

Es war ein überraschendes Ergebnis, sagte Dr. Vidale, die Idee, dass der innere Kern in seiner Rotation oszillieren könnte, nur eine Theorie unter vielen vor ihrer neuen Studie.

„Die Idee, dass der innere Kern schwingt, war ein Modell, das da draußen war, aber die Community war gespalten, ob es realisierbar war“, sagte er in einer Erklärung. „Wir gingen in die Erwartung, dieselbe Rotationsrichtung und -geschwindigkeit in den früheren beiden Atomtests zu sehen, aber stattdessen sahen wir das Gegenteil. Wir waren ziemlich überrascht, als wir feststellten, dass es sich in die andere Richtung bewegte.“

Weitere Forschung ist erforderlich, könnte jedoch durch das Fehlen präzise lokalisierter seismischer Wellen behindert werden, da die USA und Russland in den 1990er Jahren aufgehört haben, Atomwaffen zu testen. Aber die Studie zeigt, dass historische Daten immer noch Licht auf das Innenleben der Erde werfen können.

„Wir versuchen zu verstehen, wie sich der innere Kern gebildet hat und wie er sich im Laufe der Zeit bewegt“, sagte Dr. Vidale in einer Erklärung. „Dies ist ein wichtiger Schritt, um diesen Prozess besser zu verstehen.“

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