Ein orbitaler Sonnenaufgang, beobachtet von der Internationalen Raumstation. (NASA/Johnson Space Center) Die Art und Weise, wie wir über das Zentrum unseres Planeten denken, muss möglicherweise ernsthaft aktualisiert werden.
Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der feste innere Kern nicht ständig schneller rotiert als die Erdrotation, sondern oszilliert – zunächst in eine Richtung in Bezug auf die Oberfläche weit darüber, dann in die andere, wobei er alle sechs Jahre die Richtung ändert.
Dies hat nicht nur Auswirkungen auf unser Verständnis des Innenlebens unserer Heimatwelt, sondern kann auch ein Rätsel erklären, das Wissenschaftler seit einiger Zeit verwirrt: eine oszillierende Variation der Länge des Tages auf der Erde , mit einem Zeitraum von 5,8 Jahren.
„Anhand unserer Erkenntnisse können wir die Verschiebungen der Erdoberfläche im Vergleich zu ihrem inneren Kern erkennen, wie die Menschen seit 20 Jahren behaupten.“ sagte der Geophysiker John E. Vidale der University of Southern California, Los Angeles (UCLA).
„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.“ Wir stellen auch fest, dass die Länge eines Tages wie vorhergesagt zu- und abnahm. Das Zusammentreffen dieser beiden Beobachtungen macht eine Oszillation zur wahrscheinlichen Interpretation.“
Obwohl sich unser Verständnis des Erdkerns in den letzten Jahrzehnten stark weiterentwickelt hat, gibt es immer noch vieles, was wir nicht wissen. Wir können nicht einfach dorthin gehen und einen Blick darauf werfen; Alles, was wir wissen, haben wir aus indirekten Beobachtungen gewonnen, beispielsweise aus seismischen Wellen, die sich über den gesamten Planeten ausbreiten und abprallen.
Aber es ist immer noch ein sehr wirksames Werkzeug. Wissenschaftler konnten feststellen, dass der innere Kern der Erde wahrscheinlich eine heiße, dichte Kugel aus festem Eisen mit einem Durchmesser von etwa 2.440 Kilometern (1.516 Meilen) ist, etwas größer als die Größe von Pluto . Es gibt auch Hinweise darauf, dass es eine Superrotation aufweist und sich schneller dreht als die Erde selbst.
Forscher haben dieses Phänomen erstmals 1996 mit einer geschätzten Superrotationsrate von 1 Grad pro Jahr detailliert beschrieben. Vidale und sein Kollege Wei Wang, ebenfalls von der UCLA, revidierten die Rate später auf 0,29 Grad pro Jahr und stützten sich dabei auf Daten von unterirdischen Atomtests, die in den 1970er Jahren am russischen Testgelände Nowaja Semlja durchgeführt wurden.
In der neuen Forschung gingen sie in die Vergangenheit zurück und fügten zwei Tests hinzu, die 1971 und 1969 unterhalb der Insel Amchitka durchgeführt wurden. Dabei kam etwas Seltsames zutage. Die Daten deuten darauf hin, dass der innere Kern der Erde nicht überrotierte, sondern subrotierte – das heißt, er drehte sich langsamer als die Erdrotation, und zwar um etwa 0,1 Grad pro Jahr.
Ein Diagramm, das das Modell von Vidale und Wang veranschaulicht. (Edward Sotelo/USC)
Dies stehe im Einklang mit der Oszillation, sagten die Forscher. Wenn sich der innere Kern in voller Drehung befindet, dreht er sich superrotierend, wird dann aber langsamer, bevor er wieder schneller wird.
„Die Idee, dass der innere Kern oszilliert, war ein Modell, das es gab, aber die Community war sich uneinig, ob es realisierbar war.“ sagte Vidale .
„Wir gingen davon aus, dass wir bei den früheren Atomtests die gleiche Rotationsrichtung und -geschwindigkeit sehen würden, aber stattdessen sahen wir das Gegenteil.“ „Wir waren ziemlich überrascht, als wir feststellten, dass es sich in die andere Richtung bewegte.“
Die sechsjährige Periodizität der Schwingung passt gut zu anderen Schwingungen, für die wir keine gesicherte Erklärung haben.
Auch die Tage der Erde und das Erdmagnetfeld unterliegen etwa alle sechs Jahre zeitlichen Schwankungen von plus oder minus 0,2 Sekunden schwankt ebenfalls mit einem Sechsjahreszeitraum . In Amplitude und Phase stimmen sie mit der Periodizität des Modells überein, das Vidale und Wang für die Schwingungen des Erdkerns abgeleitet haben.
Dies alles bedeutet, dass zur Entschlüsselung mehr Daten erforderlich sind, was schwierig sein kann. Die Einrichtung, die die Daten der Atomtests aufzeichnete, ist das 1978 geschlossene Large Aperture Seismic Array der US Air Force und unterirdische Atomtests bei weitem nicht mehr so produktiv wie früher .
Aber weitere Fortschritte in der Sensortechnologie könnten dazu führen, dass die detaillierten Daten, die zur Erforschung des Erdkerns benötigt werden, nicht mehr so weit in der Zukunft liegen; Die bisherigen Ergebnisse liefern einen verlockenden Hinweis darauf, dass das Innere der Erde etwas komplexer ist, als wir wussten.
„Der innere Kern ist nicht fixiert – er bewegt sich unter unseren Füßen und scheint alle sechs Jahre ein paar Kilometer hin und her zu gehen.“ sagte Vidale .
„Eine der Fragen, die wir zu beantworten versuchten, lautet: Bewegt sich der innere Kern zunehmend oder ist er im Vergleich zu allem anderen auf lange Sicht weitgehend blockiert?“ „Wir versuchen zu verstehen, wie sich der innere Kern gebildet hat und wie er sich im Laufe der Zeit bewegt – das ist ein wichtiger Schritt, um diesen Prozess besser zu verstehen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .