Fehlendes Element im Erdkern entschlüsselt

14. Jänner 2017, 19:15
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Das Zentrum der Erde besteht aus Eisen, Nickel und einem bisher rätselhaften Stoff. Nun zeigte sich: Es dürfte sich um Silicium handeln

Sendai – Der Aufbau des Erdkerns ist heute zum überwiegenden Teil bekannt: Er besteht zu rund 85 Prozent aus Eisen und zu 10 Prozent aus Nickel. Über die Natur der verbleibenden fünf Prozent waren sich die Geophysiker bisher allerdings unsicher. Ein japanisches Forscherteam, das sich schon seit Jahrzehnten auf der Jagd nach dem fehlenden Puzzelstück befindet, könnte nun der Lösung des Rätsels auf die Spur gekommen sein.

Das glühende Zentrum unseres Planeten liegt rund 3.000 Kilometer unter der Oberfläche – und damit für wissenschaftliche Probenentnahmen völlig außer Reichweite. Um sich trotzdem ein Bild über die Zusammensetzung des Erdkern machen zu können, analysieren Geophysiker die Auswirkungen von Beben: Veränderungen, die seismische Wellen auf ihrem Weg durch unseren Globus erfahren, geben detaillierte Aufschlüsse über den Aufbau des Erdinneren.

Heiße Druckexperimente

Doch die Methode hat auch ihre Grenzen und lässt so einige Fragen offen. Daher versuchte das Team um Eiji Ohtani von der japanischen Tōhoku University in Sendai, die Lücken im Verständnis der unterirdischen Vorgänge durch Laborexperimente zu schließen: Die Forscher schufen eine Legierung aus Eisen und Nickel im entsprechenden Verhältnis und setzten sie Druck- und Temperaturbedingungen aus, die jenen im Erdkern ähneln. Für die restlichen fünf Prozent wählten die Wissenschafter Silicium, von dem bereits länger vermutet wurde, dass es im Kern unseres Planeten vorkommt.

Als Ohtani und seine Kollegen die Eigenschaften dieser Mixtur untersuchten, fanden sie bemerkenswerte Parallelen zu seismischen Daten des Erdkerns. Wie die Wissenschafter beim Treffen der American Geophysical Union in San Francisco berichten, belegen ihre Versuche, dass Silicium tatsächlich das lange gesuchte fehlende Element sein dürfte.

Einblicke in die Vergangenheit

Fachkollegen halten allerdings auch andere Elemente für maßgebliche Bestandteile des Erdzentrums. "Andere Arbeiten haben zuletzt Hinweise darauf geliefert, dass im Erdkern auch Sauerstoff in bedeutendem Umfang vorhanden sein dürfte", erklärt Simon Redfern von der University of Cambridge gegenüber der BBC. In jedem Fall könnten die Experimente aber wertvolle Einblicke in jene Bedingungen liefern, die vor 4,5 Milliarden Jahren zur Bildung des Erdkerns beigetragen haben. (tberg, 14.1.2017)

  • Die Erdkern macht etwa ein Drittel der Gesamtmasse der Erde aus und ist für ihr schützende Magnetfeld verantwortlich. Dass er zu 95 Prozent aus Eisen und Nickel besteht, war schon länger bekannt. Die fehlenden fünf Prozent dagegen stellten bisher ein Rätsel dar.
    illustr.: desy

    Die Erdkern macht etwa ein Drittel der Gesamtmasse der Erde aus und ist für ihr schützende Magnetfeld verantwortlich. Dass er zu 95 Prozent aus Eisen und Nickel besteht, war schon länger bekannt. Die fehlenden fünf Prozent dagegen stellten bisher ein Rätsel dar.

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