Der äußere Erdkern besteht aus flüssigem Metall und hat ein Volumen, das etwa dem des Planeten Mars entspricht. Neue seismische Daten zeigen, dass sich Strukturen in dieser Schicht innerhalb weniger Jahre verändern können. Die Erkenntnisse basieren auf Auswertungen von Wellen, die durch französische Atomtests auf Mururoa ausgelöst wurden.
Dimensionen und Zusammensetzung des äußeren Kerns
Der äußere Kern beginnt in etwa 2.900 Kilometern Tiefe und reicht bis zum festen inneren Kern in 5.150 Kilometern Tiefe. Mit einem Volumen von rund 169 Milliarden Kubikkilometern übertrifft er leicht das Marsvolumen von 163 Milliarden Kubikkilometern. Die US Geological Survey gibt die Dicke der flüssigen Schicht mit 2.200 Kilometern an, während der innere Kern einen Radius von etwa 1.250 Kilometern hat.
Die Hauptbestandteile sind Eisen und Nickel, ergänzt durch leichtere Elemente. Trotz des extremen Drucks bleibt das Metall aufgrund der hohen Temperaturen flüssig. Scherwellen können diese Schicht nicht durchdringen, während Kompressionswellen sich verlangsamen und umlenken.
Seismische Messungen mit ungewöhnlicher Präzision
Forscher der Virginia Tech unter Leitung von Ying Zhou analysierten Daten des BRVK-Seismometers in Kasachstan. Die Wellen stammten von unterirdischen Atomtests in Französisch-Polynesien zwischen 1977 und 1995. Im Gegensatz zu natürlichen Erdbeben boten diese künstlichen Erschütterungen eine hohe Wiederholgenauigkeit, da sie an nahezu identischen Orten ausgelöst wurden.
Die Auswertung von 112 Testpaaren ergab Abweichungen in den Laufzeiten um 0,1 bis 0,2 Sekunden. Besonderes Augenmerk lag auf der neu identifizierten PKrKP-Welle, die durch Reflexionen innerhalb des äußeren Kerns entsteht. Durch Vergleich mit anderen Wellentypen konnten Störfaktoren weitgehend eliminiert werden.
Die Messungen zeigen, dass sich die Durchlaufzeiten nicht kontinuierlich veränderten, sondern in zwei Phasen (1982-1983 und 1988-1990) kürzer und 1995 länger waren. Dies deutet auf bewegliche Strukturen von mindestens 700 Kilometern Ausdehnung hin, die den seismischen Pfad durchquerten.
Bedeutung der Ergebnisse
Die Studie liefert seltene direkte Beobachtungen von Dynamiken im äußeren Kern. Bisherige Erkenntnisse stammten meist aus indirekten Messungen oder theoretischen Modellen. Die kurzen Zeitskalen der Veränderungen werfen neue Fragen zur Dynamik des flüssigen Metalls auf.
Die Ergebnisse basieren auf einem begrenzten Datenausschnitt und erfassen nicht den gesamten äußeren Kern. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob es sich um lokale Phänomene oder größerskalige Prozesse handelt.
- Quelle: Journal of Geophysical Research: Solid Earth
- Quelle: US Geological Survey