Montag, Februar 6, 2023
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Der innere Erdkern hat möglicherweise begonnen, sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen

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Die Rotation des Erdkerns könnte sich umkehren, haben Wissenschaftler in einer Studie herausgefunden, die neues Licht auf geologische Prozesse wirft, die tief im Inneren unseres Planeten ablaufen.

Die Ergebnisse der Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Natur Geowissenschaftenweisen darauf hin, dass Änderungen in der Rotation des inneren Kerns über Jahrzehnte hinweg stattfinden könnten. Das sagten die Autoren der Studie TheAktuelleNews Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf unser Verständnis darüber, wie der Kern die anderen Schichten der Erde beeinflusst.

Unser Planet besteht aus mehreren Schichten. Die dünne äußere Schicht, die als Kruste bekannt ist, besteht hauptsächlich aus festem Gestein und ist in kontinentalen Gebieten im Allgemeinen etwa 20 bis 30 Meilen dick, obwohl die durchschnittliche Dicke in ozeanischen Regionen etwa vier Meilen beträgt.

Unter der Kruste liegt der Mantel, der sich etwa 1.800 Meilen nach unten erstreckt und 84 Prozent des Gesamtvolumens der Erde ausmacht. Diese Schicht besteht aus Gesteinsmaterial, das dichter als das in der Kruste und größtenteils fest ist, obwohl es aufgrund hoher Drücke in einigen lokalisierten Regionen zum Schmelzen kommen kann.

Unterhalb des Mantels befindet sich der Erdkern, der einen inneren und einen äußeren Teil hat. Der äußere Kern erstreckt sich über etwa 1.400 Meilen und besteht hauptsächlich aus flüssigem Eisen und Nickel. Im Zentrum unseres Planeten liegt der dichte innere Kern, der etwa 750 Meilen dick ist und als fest gilt. Es besteht unter anderem hauptsächlich aus Eisen und geringen Mengen Nickel.

Mitte der 1990er Jahre lieferte einer der Autoren der neuesten Studie – Xiaodong Song, der dem SinoProbe Lab an der School of Earth and Space Sciences der Peking University, China, angehört – in Zusammenarbeit mit Paul Richards von der Columbia University die erste Beobachtungsbeweis für die unabhängige Rotation des inneren Kerns.

Sie fanden heraus, dass sich der innere Kern in der gleichen östlichen Richtung wie die Erde selbst drehte, wenn auch etwas schneller als die anderen festen Schichten – der Mantel und die Oberfläche. Dieser Spin wird hauptsächlich durch magnetische und elektrische Effekte innerhalb des umgebenden flüssigen äußeren Kerns sowie durch Gravitationswechselwirkungen mit dem Mantel angetrieben.

Seit dieser Entdeckung gab es jedoch einige ungelöste Fragen bezüglich unseres Verständnisses der Rotation des inneren Kerns, wenn es um Faktoren wie die Rotationsgeschwindigkeit und ob sie variiert oder nicht geht.

Solche Probleme motivierten Xiaodong und seinen Mitarbeiter bei der Natur Geowissenschaften Papier – Yi Yang, der auch mit dem SinoProbe Lab verbunden ist –, um mehr Daten über einen längeren Zeitraum zu sammeln, um verschiedene Modelle zu testen, was zu der neuesten Veröffentlichung führte. Für ihre Studie analysierten sie seismische Wellen, die von natürlichen, sich wiederholenden Erdbeben erzeugt werden, die seit den 1960er Jahren den Erdkern durchdringen.

„Seismische Wellen von zwei sich wiederholenden Erdbeben haben normalerweise identische Wellenformen, die an derselben Station ankommen“, sagten die Autoren TheAktuelleNews. „Wenn die Wellen der sich wiederholenden Erdbeben jedoch mit dem Erdinneren interagieren, können sie unterschiedliche Wellenformen und Ankunftszeiten aufweisen, da sie unterschiedliche Strukturen im Inneren des Erdkerns abtasten.“

Anhand dieser seismischen Wellen konnten die Forscher auf das Muster der inneren Kernrotation der letzten Jahrzehnte schließen und neue Details über diesen Prozess und seine Verbindung zu den anderen Erdschichten aufdecken.

Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich der innere Kern von den frühen 1970er Jahren bis etwa 2009 schneller drehte als der Erdmantel und die Erdoberfläche – in östlicher Richtung relativ zur Oberfläche. Die Rotation schien dann von 2009 bis 2011 oder so anzuhalten. Seit dieser Zeit scheint sich die Rotation allmählich umzukehren, wie ihre Daten nahelegen.

„Die Beweise für die Umkehrung seit 2009 sind ziemlich stark – statistisch gesehen liegt das Konfidenzniveau bei über 95 Prozent“, sagten die Autoren.

Sie sagten auch, dass diese Veränderungen wahrscheinlich Teil einer Oszillation sind, die sich über etwa sieben Jahrzehnte erstreckt, wobei ein früherer Wendepunkt in den frühen 1970er Jahren stattfand.

„Diese Ergebnisse helfen uns, besser zu verstehen, wie das Innere der Erde funktioniert und wie die verschiedenen Schichten des Systems als Ganzes interagieren“, sagten die Autoren. „Solche multidekadischen Schwingungen existieren auch in den anderen Erdschichten, wie dem äußeren Kern, dem Mantel und der Oberfläche, was auf ein mögliches Resonanzsystem der Erde hinweist.“

Auf den inneren Kern wirken zwei Hauptkräfte. Die erste ist die elektromagnetische Kraft. Das Magnetfeld der Erde wird durch Flüssigkeitsbewegung im äußeren Kern erzeugt. Es wird angenommen, dass das auf den metallischen inneren Kern wirkende Magnetfeld diesen Kern zur Drehung antreibt.

Die andere auf den inneren Kern wirkende Kraft ist die Schwerkraft. Der Mantel und der innere Kern unterscheiden sich erheblich in ihren physikalischen Eigenschaften, sodass die Schwerkraft zwischen ihren Strukturen dazu neigt, den inneren Kern in eine Position des Gravitationsgleichgewichts zu ziehen.

„Wenn die beiden Kräfte nicht ausgeglichen sind, beschleunigt oder verlangsamt sich der innere Kern“, sagten die Forscher. „Die 70-jährige Oszillation des inneren Kerns wird wahrscheinlich von elektromagnetischen und Gravitationskräften angetrieben.“

Diese Oszillation korreliert mit ähnlichen periodischen Änderungen in anderen geophysikalischen Beobachtungen, wie beispielsweise Magnetfeldvariationen oder die Länge des Tages, sagten die Wissenschaftler.

Die Drehung des inneren Kerns ist aufgrund der elektromagnetischen Kraft zwischen dem inneren Kern und dem im äußeren Kern erzeugten Magnetfeld mit dem Magnetfeld verknüpft. Und die Rotation ist wegen der Schwerkraft zwischen dem inneren Kern und dem Mantel auch mit der Länge des Tages verbunden. Die gravitative Wechselwirkung zwischen diesen beiden Regionen kann auch die Verformung des Erdmantels und der Erdoberfläche beeinflussen und mit Oberflächenprozessen in Verbindung bringen.

„Daher kann die Erde von der Oberfläche bis zum tiefsten Teil der Erde mit einer multidekadischen Periodizität in Resonanz sein“, sagten die Autoren. „[The study] impliziert, dass die Erde ein integriertes System ist und es dynamische Verbindungen zwischen Erdschichten gibt.

Trotz der Ergebnisse gaben die Autoren an, dass die Studie einige Einschränkungen aufweist, einschließlich der Tatsache, dass die Dauer der verfügbaren seismischen Daten begrenzt ist.

„Wir haben keinen vollständigen Zyklus der vorgeschlagenen Sieben-Dekaden-Oszillation beobachtet, wobei die Daten weniger als sechs Jahrzehnte abdecken“, sagten die Wissenschaftler. „Die modernen digitalen seismischen Stationen wurden seit den 1990er Jahren weltweit eingesetzt. Ältere seismische Daten befinden sich in Papieraufzeichnungen, aber sie sind ziemlich spärlich und schwer zugänglich.“

Haben Sie einen Tipp zu einer Wissenschaftsgeschichte, die TheAktuelleNews soll abdecken? Haben Sie eine Frage zum Erdkern? Teilen Sie uns dies über science@newsweek.com mit.

Leo V.
Leo V.
Ich arbeite seit ca. 4 Jahren als Redakteurin in Bereichen wie Politik, Unterhaltung, Technik und Sport. Sie können an theaktuellenews@hotmail.com schreiben, um mich zu erreichen.
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