Was befindet sich im inneren Kern der Erde? Seismische Wellen offenbaren einen tieferen Kern.

Der innere Kern der Erde scheint ein tieferes Geheimnis zu bergen.

Geologiebücher enthalten unweigerlich eine ausgeschnittene Karte der Erde, die vier sauber definierte Schichten zeigt: eine dünne äußere Gesteinshülle, auf der wir leben, die als Kruste bekannt ist; der Mantel, wo Felsen wie eine hochviskose Flüssigkeit fließen, die die Bewegung von Kontinenten und das Anheben von Bergen antreibt; ein flüssiger Eisen-Nickel-Außenkern, der das Magnetfeld des Planeten erzeugt; und einen festen inneren Kern.

Zwei australische Wissenschaftler, die den Schnittpunkt seismischer Wellen großer Erdbeben analysierten, sagten, dass es im Zentrum der Erde eine völlig andere Schicht gibt. „Jetzt haben wir die Existenz des innersten inneren Kerns bestätigt“, sagte einer der Wissenschaftler, Hrvoj Tcalcic, Professor für Geophysik an der Australian National University in Canberra.

Dr. Tkalcik und Tan Soon Pham, ein Postdoktorand, schätzen, dass der innerste, innere Kern etwa 800 Meilen breit ist. Der gesamte innere Kern hat einen Durchmesser von etwa 1.500 Meilen. Ihre Erkenntnisse waren Veröffentlicht am Dienstag in Nature Communications.

Während ein ausgeschnittenes Diagramm klare Trennungen darzustellen scheint, ist das Wissen über die Tiefe der Erde unausweichlich trübe. Es ist etwa 4.000 Meilen vom Erdmittelpunkt entfernt, und es ist unmöglich, mehr als ein paar Meilen in die Erdkruste zu bohren. Das meiste, was darüber bekannt ist, was darunter liegt, stammt von seismischen Wellen – den Vibrationen von Erdbeben, die sich über und um den Planeten ausbreiten. Betrachten Sie sie als ein riesiges Schallbild der Erde.

Zwei Harvard-Seismologen, Miyake Ishii und Adam Dezyonski, zuerst Er schlug 2002 die Idee eines tieferen inneren Kerns vor Basierend auf den Geschwindigkeitseigenschaften seismischer Wellen, die den inneren Kern passieren. Wissenschaftler wussten bereits, dass die Geschwindigkeit seismischer Wellen, die sich durch diesen Teil der Erde ausbreiten, mit der Richtung variiert. Wellen bewegten sich schneller, wenn sie entlang der Erdachse von einem Pol zum anderen wanderten, und langsamer, wenn sie sich senkrecht zur Erdachse bewegten. Geophysiker glauben, dass der Geschwindigkeitsunterschied – ein paar Prozent schneller entlang der Polbahnen – von der Ausrichtung der Eisenkristalle im inneren Kern herrührt.

Aber in einem kleinen Bereich in der Mitte bewegten sich die langsamsten Wellen in einem Winkel von 45 Grad zur Achse und nicht in einem Winkel von 90 Grad, sagten Harvard-Seismologen.

Damals gab es zu wenig Daten, um alle zu überzeugen.

Die besten Messungen wären seismische Wellen, die vom Ursprung des Erdbebens direkt zur Erde und durch den tieferen inneren Kern wandern. Um dies zu erkennen, ist jedoch im Allgemeinen ein Seismometer erforderlich, das sich ziemlich genau auf der anderen Seite der Erde befindet, und dieser Punkt befindet sich in der Mitte des Ozeans.

Das neue Papier nutzt die Tatsache, dass seismische Wellen auch zurückprallen. So kann ein Seismometer in der Nähe des Epizentrums die Reflexion einer Welle erfassen, die die Erde passiert hat und zurückprallt, wobei sie zweimal den innersten inneren Kern passiert. Es kann auch ein zweites Mal hin und her reflektiert werden, wobei es viermal durch den inneren Kern wandert.

In den letzten Jahren wurden vor allem in den USA zahlreiche Seismographen eingesetzt. Die Kombination von Signalen mehrerer Instrumente ermöglichte es, schwache Reflexionen von Erdbeben der Stärke 6 oder höher zu erkennen. „Wir haben 200 Ereignisse verarbeitet und festgestellt, dass 16 von ihnen diese Rückkopplungswellen hatten“, sagte Dr. Tkalcic.

Bei einem der Erdbeben, die 2017 auf den Salomonen ausbrachen, wurden Wellen, die fünfmal durch den innersten Kern wanderten, von Seismometern entdeckt, die zufällig auf der anderen Seite des Planeten platziert waren.

„Ein großes Lob an sie für die aufschlussreichen Beobachtungen, die weitere Studien nutzen könnten, um die Verwirrung der Struktur des inneren Kerns aufzudecken“, sagte Georg Helfrich vom Institute of Earth and Life Sciences des Tokyo Institute of Technology in Japan, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Es scheint keinen großen Unterschied in der Zusammensetzung zwischen den äußeren und innersten Teilen des inneren Kerns zu geben, und der Übergang erscheint eher allmählich als scharf.

Dies könnte auf eine Veränderung in der alten Vergangenheit der Erde hindeuten, sagte Vernon Cormier, ein Physikprofessor der University of Connecticut, der nicht an der Forschung beteiligt war. Der innere Kern ist geologisch gesehen ziemlich jung, sagte Dr. Cormier – Schätzungen reichen von 600 Millionen bis zu einer Milliarde Jahren. Dies ist nur ein Bruchteil der 4,5 Milliarden Jahre alten Geschichte des Planeten, und die Struktur des festen Kerns scheint komplex zu sein. Im Januar berichteten andere Wissenschaftler, dass sich die Rotationsgeschwindigkeit des inneren Kerns änderte.

„Der Grund, warum Menschen die interne Infrastruktur studieren, ist, dass sie versuchen, sie mit dem Magnetfeld der Erde zu verbinden“, sagte Dr. Cormier. „Die Menschen werden versuchen, nach Änderungen im Magnetfeld der Erde zu suchen, die möglicherweise gleichzeitig mit der Änderung der Kristallisation des inneren Kerns aufgetreten sind.“