"Exotische Signale": Forscher machen erstaunliche Entdeckung im Erdkern

Australische Geologen haben Daten über den innersten Kern der Erde ausgewertet. Dabei machten sie eine ungeahnte Entdeckung.

Der innere Kern der Erde besteht wahrscheinlich aus zwei unterscheidbaren Teilen: Der Analyse von Erdbebenwellen entnehmen australische Geologen Hinweise auf einen innersten Erdkern mit einem Durchmesser von etwa 650 Kilometern. Demnach verändert sich die Geschwindigkeit der Wellen, wenn sie den innersten Erdkern durchlaufen. Das berichten Thanh-Son Pham und Hrvoje Tkalčić von der Australian National University in Canberra im Fachjournal "Nature Communications".

Schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts unterteilten Wissenschaftler anhand von aufgezeichneten Erdbebenwellen das Innere des Planeten in Erdkruste, Erdmantel und Erdkern. In den 1930er-Jahren kam die Unterscheidung zwischen dem inneren und dem äußeren Erdkern hinzu. Später wurde klar, dass der innere Kern fest ist und der äußere Kern flüssig. Zudem zeigte sich, dass die bewegten Träger elektrischer Ladung im äußeren Erdkern das Erdmagnetfeld erzeugen.

Vor rund 20 Jahren äußerten Forscher erstmals die Vermutung, dass der innere Erdkern aus zwei verschiedenen Bereichen bestehen könnte. Die aktuelle Studie untermauert nun diesen Verdacht.

Forscher entdeckten vermeintlichen innersten Erdkern durch Erdbeben

Pham und Tkalčić untersuchten Daten von rund 200 Erdbeben mit einer Stärke ab 6 aus dem vergangenen Jahrzehnt. "Durch die Entwicklung einer Technik zur Verstärkung der von dichten Seismografen-Netzwerken aufgezeichneten Signale haben wir zum ersten Mal seismische Wellen beobachtet, die bis zu fünfmal den Erddurchmesser entlang hin- und herlaufen", wird Pham in einer Mitteilung seiner Universität zitiert.

Die Wellen laufen mitunter durch den Erdkern, werden auf der anderen Seite der Erde teilweise an der Erdoberfläche zurückgeworfen, durchqueren erneut den Erdkern und werden weitere Male reflektiert. Diese Mehrfachreflexionen fanden die Autoren aber nur bei einigen der 200 analysierten Erdbeben.

Doch diese Daten zeigten deutlich, dass die Laufzeiten der Erdbebenwellen unterschiedlich waren, je nachdem, in welchem Winkel im Verhältnis zur Erdachse sie sich durch das Erdinnere fortpflanzten: Die sogenannten P-Wellen waren etwa vier Prozent schneller, wenn sie etwa von Pol zu Pol liefen, und 3,4 Prozent schneller, wenn sie die Erde in der Ebene des Äquators durchquerten. Wenn eine Eigenschaft in solcher Weise von der Richtung abhängt, bezeichnet die Wissenschaft sie als anisotropisch.

Innerster Erdkern hat wohl Durchmesser von etwa 650 Kilometern

Der gesamte innere Erdkern besteht nach heutigen Erkenntnissen überwiegend aus Eisen, zu etwa einem Fünftel aus Nickel sowie Spuren anderer Elemente. Der innerste Erdkern unterscheidet sich jedoch vom übrigen inneren Erdkern durch die deutlich höhere Anisotropie. Die Messdaten passen Pham und Tkalčić zufolge am besten zu einem Modell mit einem innersten Erdkern, der einen Durchmesser von etwa 650 Kilometern hat.

Der gesamte innere Erdkern hat einen Durchmesser von etwa 2.400 Kilometern. "Dieser innere Kern ist wie eine Zeitkapsel der Evolutionsgeschichte der Erde – es ist eine fossilisierte Aufzeichnung, die als Tor zu den Ereignissen der Vergangenheit unseres Planeten dient", sagt Tkalčić.

Auch Christoph Sens-Schönfelder vom Deutschen Geoforschungszentrum (GFZ) in Potsdam geht davon aus, dass die gefundenen Unterschiede innerhalb des inneren Kerns erdgeschichtliche Ursachen haben: "Die neuen Beobachtungen erlauben damit die genauere Überprüfung von Theorien über die Entstehung und das Wachstum dieses geheimnisvollen Teils der Erde." Generell lobt der Experte die Arbeit der australischen Wissenschaftler: "Thanh-Son Pham und Hrvoje Tkalčić haben durch die sehr sorgfältige Analyse moderner seismischer Netzwerk-Aufzeichnungen von ausgewählten Erdbeben exotische Signale extrahiert, die bisher unentdeckt blieben."