(Arctic-Images/Digital Vision/Getty Images) Was mitten auf unserem Planeten passiert, ist weitgehend ein Rätsel , und das gilt auch für das, was nach oben geht.
Die Wahrheit ist, dass es noch nie einem Menschen gelungen ist, die Erdkruste zu überwinden oder tief genug zu graben, um in den felsigen Erdmantel einzudringen, geschweige denn in den flüssigen Eisenkern. Daher wissen wir nicht, welche Art von Wechselwirkungen hier stattfinden. Und das ist nicht aus Mangel an Versuchen .
Der Kern unseres Planeten liegt in einer Tiefe von etwa 2.900 Kilometern (1.800 Meilen) und liegt weit außerhalb unserer technischen Reichweite – zumindest im Moment – und doch haben Wissenschaftler durch fundierte Vermutungen und clevere theoretische Modelle einen Einblick in einige der darunter liegenden Rätsel geschaffen unsere Füße.
Neue Forschungsergebnisse deuten nun darauf hin, dass der geschmolzene Erdkern möglicherweise tatsächlich Eisen in den oberen Erdmantel austritt, der mehr als tausend Grad kühler ist als der flüssige Kern.
Seit Jahrzehnten diskutieren Wissenschaftler darüber, ob Kern und Mantel physikalisches Material austauschen.
Die der Erde starkes Magnetfeld und seine elektrischen Ströme bedeutet sicherlich, dass sich im Kern viel Eisen befindet. Darüber hinaus zeigen Proben von Mantelgesteinen, die an die Oberfläche gebracht wurden, auch einen erheblichen Eisenanteil, was einige zu der Vermutung veranlasst, dass das Material vollständig aus dem Kern stammt.
Um einen Einblick zu erhalten, ob dies möglich sein könnte, haben Forscher auf Experimente im Labor zurückgegriffen, die zeigen, wie sich Eisenisotope unter hohem Druck und hoher Temperatur zwischen Bereichen mit unterschiedlichen Temperaturen bewegen.
(L. O'Dwyer Brown, Universität Aarhus)
Mithilfe dieser Informationen zur Erstellung eines Modells deuten die Ergebnisse des Teams darauf hin, dass schwere Eisenisotope vom heißen Erdkern in den kühleren Erdmantel wandern könnten. Während die leichten Eisenisotope das Gegenteil bewirken würden und von kalt nach heiß zurück in den Kern wandern würden.
Diese Ergebnisse sind noch theoretisch, aber sie könnten uns etwas Wichtiges darüber lehren, wie das Innere unseres Planeten funktioniert.
„Wenn dies zutrifft, wird dies unser Verständnis der Kern-Mantel-Wechselwirkung verbessern.“ sagt Geologe und Petrologe Charles Lesher von der Universität Aarhus in Dänemark.
Und diese Art von Wissen ist wirklich wichtig. Es kann uns helfen, seismische Bilder im tiefen Erdmantel zu interpretieren und zu modellieren, wie Chemikalien und Wärme zwischen den Erdschichten auf- und absteigen.
Mithilfe von Computersimulationen konnten die Autoren sogar zeigen, wie dieses Kernmaterial bis zur Erdoberfläche vordringen kann, wobei schwerere Isotope praktisch auf den Aufwärtsströmen einer heißen Mantelwolke mitfahren, wie sie in Samoa und Hawaii zu finden sind. eine mögliche Signatur des undichten Erdkerns.
A Studie Die im letzten Jahr veröffentlichten Dokumente legten etwas Ähnliches nahe. Die Autoren fanden heraus, dass Kernmaterial – in diesem Fall Wolframisotope – auch über aufsteigende Mantelwolken an die Oberfläche übertragen wurde und dass der Kern dieses Material wahrscheinlich seit etwa 2,5 Milliarden Jahren austritt.
Laut Lesher deuten seine Ergebnisse auch darauf hin, dass seit Milliarden von Jahren Eisenisotope aus dem Kern in den Mantel gelangen. Aber wenn ein Austausch wie dieser tatsächlich stattfindet, stellt sich die Frage: Welche Auswirkungen hat das auf lange Sicht?
Im Moment weiß es niemand wirklich. Die neue Simulation zeigt lediglich, dass bei hoher Temperatur und hohem Druck ein Leck vom Kern zum Mantel möglich ist, und könnte erklären, warum Mantelgesteine so viel mehr Eisen enthalten als Meteoriten: Kurz gesagt, die Eisenflüssigkeit kommt aus dem Herzen.
Die Autoren geben zu, dass bei einigen Parametern ihres Modells erhebliche Unsicherheiten bestehen, etwa bei der Diffusion, der Wärmeleitfähigkeit oder der Menge der Kernflüssigkeit, die tatsächlich in den Mantel eindringt. Die gewählten Zahlen spiegeln möglicherweise nicht die Realität wider.
Dennoch scheint der Austausch von Eisenisotopen über die Kern-Mantel-Barriere durch Thermodiffusion mehr als geeignet zu sein, unseren Mantel sozusagen auszubügeln.
„Dies schließt andere Prozesse nicht aus, sondern zeigt lediglich, dass Thermodiffusion auf geologischen Zeitskalen ein plausibler Faktor der Isotopenfraktionierung im Bereich der [Kern-Mantel-Barriere] ist“, so die Autoren daraus schließen .
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturgeowissenschaften .