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News: Im Erdinnern geht es langsamer rund als gedacht

Nur wenig ist vom Aufbau des Erdkerns bekannt. Nach gängigen Theorien besteht er aus festem, weißglühenden Eisen, dessen kleine Kristalle erstaunlich gut orientiert vorliegen. Angetrieben durch Wärmeströmungen rotiert der Kern schneller als die übrige Erdkugel - aber doch nicht ganz so schnell, wie die Geophysiker bisher angenommen haben.
Kenneth Creager, Professor für Geophysik an der University of Washington, hat entdeckt, daß der innere Erdkern, dessen Größe etwa drei Viertel des Mondes beträgt, nicht so flink ist, wie nach bisherigen Berechnungen zu erwarten war (Science vom 14. November 1997).

Die neuen Daten, meint er, bestätigen eindeutig, daß der innere Kern schneller rotiert als der restliche Planet. „Uns steht jedoch nur ein Schnappschuß aus der heutigen Zeit zur Verfügung und wir können nicht beurteilen, wie schnell der innere Kern sich vor Millionen oder auch nur vor Hunderten von Jahren drehte”, sagt Creager.

Ursache für die unabhängige Rotation des inneren Erkerns ist vermutlich die Konvektion innerhalb des geschmolzenen äußeren Kerns, ein Prozeß, der auch das Magnetfeld der Erde hervorruft. Angetrieben wird die Konvektion zum Teil durch den Energieverlust des gesamten Kerns an den Erdmantel. Doch wie läßt sich messen, mit welcher Geschwindigkeit das Erdinnere sich dreht?

Letztes Jahr untersuchten Xiaodong Song und Paul Richards vom Lamont-Doherty Earth Observatory die Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Wellen, die durch Erdbeben im Südatlantik erzeugt und von einer seismographischen Station in Alaska aufgezeichnet wurden. Sie werteten die Daten der letzten 30 Jahre aus und stellten fest, daß die Wellen für ihren Weg durch die Erde samt ihrem inneren Kern Schritt für Schritt um drei Zehntel Sekunden weniger Zeit brauchten. Nach Creager ist die Erklärung darin zu sehen, daß der feste innere Kern anisotrop ist: Seine Eisenkristalle sind so ausgerichtet, daß sie eine Maserung ähnlich wie im Holz erzeugen. Seismische Wellen wandern schnell mit der Maserung, aber langsam quer zu ihr. Wellen, die sich ungefähr parallel zur Erdachse bewegen, sind etwa 3 Prozent schneller als Wellen, die senkrecht zur Achse laufen. Die schnellste Richtung scheint allerdings um etwa zehn Grad von der Drehachse weg geneigt zu sein. Song und Richards folgerten daraus, daß – wenn der innere Kern sich um ein Grad pro Jahr schneller dreht als der Mantel – die vom Südatlantik nach Alaska reisenden Wellen in den neunziger Jahren mehr an der Maserung der inneren Kerns ausgerichtet waren als in den sechziger Jahren, so daß sie heute schneller als früher vorankommen.

Die Lamont-Doherty-Forscher nahmen an, daß die Ausrichtung der Kristalle im gesamten inneren Kern gleich ist. Im Gegensatz dazu untersuchte Creager Wellen, die 1991 von drei Erdbeben im Südatlantik erzeugt und von einer Reihe Seismometern in Alaska aufgezeichnet wurden. Er erhielt dadurch eine Art Schnappschuß vom inneren Kern, mit dem er eine detaillierte Karte herstellen konnte. Diese zeigt eine substantielle Änderung der Geschwindigkeit, mit der die Wellen eine Entfernung von nur 300 Meilen zurücklegten.
Wegen der relativ großen Geschwindigkeitsschwankungen auf einer so kurzen Distanz, muß sich nach Creagers Meinung der innere Kern nicht sehr weit drehen, um die Zeitdifferenz von drei Zehntel Sekunden hervorzurufen, die seine Kollegen festgestellt haben. Er schätzt, daß sich der innere Kern im Verhältnis zum Mantel viermal langsamer dreht, als vom Lamont-Doherty-Team berechnet wurde.
Bei der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit, sagt Creager, würde es mehr als 1000 Jahre dauern, bis der innere Kern im Verhältnis zu Mantel und Kruste eine vollständige Rotation durchgeführt hätte. Im Vergleich dazu, so schätzten Song und Richards, hat der innere Kern seit Beginn dieses Jahrhunderts bereits mehr als ein Viertel einer vollständigen Rotation zurückgelegt.

„Die wichtigste Beobachtung ist, daß Veränderungen im Erdinnern sich im Zeitraum eines Menschenlebens ereignen”, schwärmt Creager. Er ist überzeugt, daß „dies für die Seismologen etwas Neues ist.”

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