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News: 44-Billionen-Watt-Strahler

Gäbe es in ihrem Inneren keine radioaktiv zerfallenden Elemente wie das Kalium-40, triebe die Erde längst kalt und ohne Leben durch das All. Auch im flüssigen Erdkern gibt es Kalium-40. Doch wer immer das beweisen wollte, hat bisher im Labor gepatzt.
44-Billionen-Watt-Strahler
Längst hätte der scharfe Sonnenwind unsere Atmosphäre hinweggeblasen, und das Leben hätte es über das Stadium von Einzellern wohl nicht hinausgeschafft, bestünde die Erde in ihrem tiefen Inneren nicht aus flüssigen Metallen. Denn 2900 Kilometer unter uns beginnt der äußere Erdkern, in dem der Hitzefluss nach außen mächtige Konvektionsströme in Gang setzt. Hier wird das Magnetfeld der Erde generiert, welches bis weit ins All reicht und uns so vor dem aggressiven Sonnenwind Schutz bietet.

Im Prinzip klingt dies alles sehr einleuchtend, ein kleines Problem bleibt jedoch: Jene Konvektionsströme und damit der Erddynamo hätten eigentlich längst erlahmen müssen. Zwar weiß man schon lange, dass die Erde nur deshalb nicht längst durch und durch kalt ist, weil es im Erdinneren radioaktive Elemente gibt, die durch ihren Zerfall die Temperaturen auf hohem Niveau halten, nur sind diese bisher nur in den Gesteinen des Erdmantels nachgewiesen, aus dem ungefähr drei Viertel der von der Erde abgestrahlten 44 Billionen Watt stammen.

Doch während Gesteine des Erdmantels mitunter durch plattentektonische Prozesse an die Erdoberfläche und somit in die Hände von Geologen gelangen, ist der Erdkern gänzlich unerreichbar.

Er besteht aller Wahrscheinlichkeit nach aus Eisen und Nickel und deren Sulfiden. Ursprünglich, kurz nach der Entstehung der Erde vor 4,6 Milliarden Jahren, war der Erdkern vollständig flüssig. Mittlerweile ist er jedoch so weit abgekühlt, dass er zu zehn Prozent erstarrt ist. Im seinem Inneren befindet sich eine feste Metallkugel mit einem Durchmesser von mehr als 2000 Kilometern Durchmesser.

Um zu dem kleinen Problem zurückzukommen: Der metallische Erdkern bindet radioaktive Elemente weit widerwilliger als die Silikate des Erdmantels, sodass die Heizung, die es auch im Erdkern geben muss, bis heute ein Rätsel ist. Eigentlich käme nur das Kalium-40-Isotop mit seiner Halbwertszeit von 1,3 Milliarden Jahren in Frage, nur hat man dieses Isotop in ähnlichen Gesteinen, etwa in den Sulfiden von Eisenerzen, niemals gefunden – als ob Kalium und Erz einfach nicht zusammenpassen.

Immerhin herrschen im Erdkern gänzlich andere Bedingungen als in der Erdkruste, Bedingungen, wie sie im Labor nur in Hochdruckzellen nachgestellt werden können – wobei immerhin der Verdacht aufkam, dass sich unter solchen Umständen tatsächlich Kalium mit den Metallen des Kerns zusammentun kann. Doch die Datenlage blieb dünn und widersprüchlich.

Den Beweis – soweit es den im Labor überhaupt geben kann – erbrachten jetzt Forscher um Rama Murthy von der University of Minnesota. Ihr Schluss: An dem Versuchsaufbau lag es nicht, dass die Kollegen vor ihnen erfolglos waren. Es lag an der Art und Weise, wie sie die Proben anschließend für die nähere Untersuchung in der Mikrosonde aufbereiteten.

Diese Standardprozedur sieht nämlich vor, für die Politur der Proben Öl zu verwenden – fatalerweise, denn der Schmierstoff – das haben Murthy und seine Mitarbeiter ausprobiert – saugt jedes Kalium binnen weniger Stunden aus der Probe. Murthy und sein Team polierten den Inhalt aus ihrer Druckzelle deshalb nicht mit Öl, sondern mit einem Bornitridpulver – und siehe da: Die Mikrosonde offenbarte das einträchtige Nebeneinander von Kalium-40 und Eisensulfid.

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