Wissenschaftler haben bestätigt, dass sich der innere Kern der Erde so stark verlangsamt hat, dass er sich rückwärts bewegt. Hier ist, was das bedeuten könnte

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Tief im Inneren der Erde befindet sich eine massive Metallkugel, die sich unabhängig von unserem rotierenden Planeten dreht, wie ein Kreisel in einem größeren Kreisel, der von Geheimnissen umgeben ist.

Dieser innere Kern hat Forscher seit seiner Entdeckung durch die dänische Seismologin Inge Lehmann im Jahr 1936 fasziniert, und seine Bewegung – seine Rotationsgeschwindigkeit und -richtung – war Gegenstand einer jahrzehntelangen Debatte. Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass sich die Rotation des Kerns in den letzten Jahren dramatisch verändert hat, doch die Wissenschaftler sind sich weiterhin uneinig darüber, was genau vor sich geht – und was es bedeutet.

Ein Teil des Problems liegt in der Unmöglichkeit, das tiefe Erdinnere direkt zu beobachten oder Proben daraus zu entnehmen. Seismologen haben Informationen über die Bewegung des inneren Kerns gesammelt, indem sie das Verhalten von Wellen untersucht haben, die aus großen Erdbeben in dieser Region resultieren. Die Unterschiede zwischen Wellen ähnlicher Stärke, die zu unterschiedlichen Zeiten durch den Kern gingen, ermöglichten es Wissenschaftlern, Veränderungen in der Position des inneren Kerns zu messen und seine Rotation zu berechnen.

„Die unterschiedliche Rotation des inneren Kerns wurde in den 1970er und 1980er Jahren als Phänomen vorgeschlagen, seismische Beweise wurden jedoch erst in den 1990er Jahren veröffentlicht“, sagte Dr. Lauren Waszczyk, Dozentin für Physik an der James Cook University in Australien.

Aber Forscher haben darüber debattiert, wie diese Ergebnisse zu interpretieren seien, „hauptsächlich wegen der Herausforderung, detaillierte Beobachtungen des inneren Kerns durchzuführen, aufgrund seiner Abgeschiedenheit und der begrenzten verfügbaren Daten“, sagte Wasek. Infolgedessen, fügte sie hinzu, „sind die in den folgenden Jahren und Jahrzehnten durchgeführten Studien uneinig über die Rotationsgeschwindigkeit sowie über ihre Richtung in Bezug auf den Erdmantel.“ Einige Analysen deuten sogar darauf hin, dass sich der Kern überhaupt nicht dreht.

Vielversprechendes Modell Vorgeschlagen im Jahr 2023 Wissenschaftler beschreiben einen inneren Kern, der sich einst schneller drehte als die Erde selbst, jetzt aber langsamer rotiert. Wissenschaftler berichteten, dass die Rotation des Kerns eine Zeit lang mit der Rotation der Erde übereinstimmte. Dann verlangsamte es sich weiter, bis sich der Kern relativ zu den umgebenden Flüssigkeitsschichten rückwärts zu bewegen begann.

Einige Experten warnten damals, dass weitere Daten erforderlich seien, um diese Schlussfolgerung zu untermauern, und nun hat ein anderes Wissenschaftlerteam überzeugende neue Beweise für diese Hypothese über die Rotationsrate des inneren Kerns geliefert. Die Forschung wurde am 12. Juni in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Dies bestätigt jedoch nicht nur die zugrunde liegende Konjunkturabschwächung, sondern unterstützt auch die Annahme aus dem Jahr 2023, dass diese grundlegende Abschwächung Teil eines langfristigen Musters aus Verlangsamung und Beschleunigung ist.

Die neuen Erkenntnisse bestätigen auch, dass Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit einem 70-Jahres-Zyklus folgen, so einer der Autoren der Studie. John VidalDekanatsprofessor für Geowissenschaften am Dornsife College of Letters, Arts and Sciences der University of Southern California.

„Wir haben 20 Jahre lang darüber gestritten, und ich denke, das ist die richtige Lösung“, sagte Vidal. „Ich denke, wir haben die Diskussion darüber beendet, ob sich der innere Kern bewegt und wie sein Muster verlaufen ist.“ letzten zwei Jahrzehnten.“

Aber nicht alle sind davon überzeugt, dass die Angelegenheit geklärt ist, und wie sich die Verlangsamung des inneren Kerns auf unseren Planeten auswirken könnte, ist immer noch eine offene Frage – obwohl einige Experten sagen, dass das Erdmagnetfeld eine Rolle spielen könnte.

Der feste metallische Innenkern befindet sich 3.220 Meilen (5.180 Kilometer) im Inneren der Erde und ist von einem flüssigen metallischen Außenkern umgeben. Der innere Kern besteht hauptsächlich aus Eisen und Nickel und ist schätzungsweise so heiß wie die Sonnenoberfläche – etwa 9.800 Grad Fahrenheit (5.400 Grad Celsius).

Das Erdmagnetfeld zieht diese feste Kugel aus heißem Metall an und lässt sie rotieren. Gleichzeitig ziehen die Schwerkraft und die Strömung des flüssigen äußeren Kerns und Mantels am Kern. Über viele Jahrzehnte hinweg verursachte das Drücken und Ziehen dieser Kräfte Unterschiede in der Rotationsgeschwindigkeit des Kerns, sagte Vidal.

Der Fluss der mineralreichen Flüssigkeit im äußeren Kern erzeugt elektrische Ströme, die das Erdmagnetfeld speisen, das unseren Planeten vor tödlicher Sonnenstrahlung schützt. Obwohl die direkte Wirkung des inneren Kerns auf das Magnetfeld unbekannt ist, haben Wissenschaftler bereits zuvor berichtet … Im Jahr 2023 Der langsam rotierende Kern kann sich darauf auswirken und auch die Tageslänge teilweise verkürzen.

Wenn Wissenschaftler versuchen, den gesamten Planeten zu „sehen“, verfolgen sie im Allgemeinen zwei Arten seismischer Wellen: Druckwellen oder P-Wellen und Scherwellen oder S-Wellen, die sich durch alle Arten von Materie bewegen. S-Wellen bewegen sich demnach nur durch Feststoffe oder hochviskose Flüssigkeiten U.S. Geologische Befragung.

Seismologen stellten in den 1880er Jahren fest, dass die durch Erdbeben erzeugten S-Wellen nicht die gesamte Erde durchdrangen, und kamen daher zu dem Schluss, dass der Erdkern geschmolzen sei. Aber einige P-Wellen tauchten nach ihrem Durchgang durch den Erdkern an unerwarteten Orten auf – der „Schattenzone“, sagte Lehman. Nennen Sie es – Unerklärliche Anomalien schaffen. Lyman schlug als erster vor, dass turbulente P-Wellen mit einem festen inneren Kern innerhalb eines flüssigen äußeren Kerns interagieren könnten, basierend auf Daten eines massiven Erdbebens im Jahr 1929 in Neuseeland.

Durch die Verfolgung seismischer Wellen von Erdbeben, die seit 1964 auf ähnlichen Wegen durch den inneren Erdkern strömten, stellten die Autoren der Studie von 2023 fest, dass die Rotation einem 70-Jahres-Zyklus folgt. In den 1970er Jahren rotierte der innere Kern etwas schneller als der Planet. Dann verlangsamte er sich etwa im Jahr 2008, und von 2008 bis 2023 begann er sich relativ zum Erdmantel leicht in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.

In der neuen Studie beobachteten Vidal und seine Kollegen seismische Wellen, die durch Erdbeben an denselben Orten zu unterschiedlichen Zeiten erzeugt wurden. Sie fanden 121 Beispiele solcher Erdbeben, die sich zwischen 1991 und 2023 auf den Südlichen Sandwichinseln ereigneten, einem Archipel vulkanischer Inseln im Atlantischen Ozean östlich der südlichsten Spitze Südamerikas. Die Forscher untersuchten auch Schockwellen, die bei sowjetischen Atomtests zwischen 1971 und 1974 in den Kern eindrangen.

Die Rotation des Herzens beeinflusst die Ankunftszeit der Welle, sagte Vidal. Der Vergleich des Timings der seismischen Signale bei ihrem Kontakt mit dem Kern ergab Veränderungen in der Rotation des Kerns im Laufe der Zeit und bestätigte den 70-jährigen Rotationszyklus. Den Berechnungen der Forscher zufolge ist das Herz fast bereit, wieder zu beschleunigen.

Im Vergleich zu anderen seismischen Studien, bei denen einzelne Erdbeben beim Durchgang durch den Kern gemessen werden – unabhängig davon, wann sie auftreten – reduziert die Verwendung nur gepaarter Erdbeben die Menge an nutzbaren Daten, „was die Methode anspruchsvoller macht“, sagte Waszek. Laut Vidal ermöglichte dies den Wissenschaftlern jedoch auch, Änderungen in der Rotation des Kerns genauer zu messen. Wenn das Modell seines Teams stimmt, wird sich die Rotation des Kerns in etwa fünf bis zehn Jahren wieder beschleunigen.

Seismometer zeigten auch, dass sich die Rotation des Kerns im Laufe des 70-Jahres-Zyklus unterschiedlich schnell verlangsamt und beschleunigt, „was erklärt werden muss“, sagte Vidal. Eine Möglichkeit besteht darin, dass der metallische Innenkern nicht so fest ist wie erwartet. Wenn es sich während der Rotation verformt, könnte dies die Konstanz seiner Rotationsgeschwindigkeit beeinträchtigen, sagte er.

Die Berechnungen des Teams deuten auch darauf hin, dass der Kern unterschiedliche Rotationsraten für Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen aufweist, was „einen interessanten Beitrag zur Sprache“ leistet, sagte Waszek.

Aber die Tiefe und Unzugänglichkeit des inneren Kerns lasse Zweifel bestehen, fügte sie hinzu. Zur Frage, ob die Debatte über die Kernrotation wirklich vorbei ist, sagte Wasek: „Wir brauchen mehr Daten und verbesserte multidisziplinäre Werkzeuge, um dies weiter zu untersuchen.“

Obwohl sie verfolgt und gemessen werden können, seien Änderungen in der Kernrotation für Menschen auf der Erde kaum wahrnehmbar, sagte Vidal. Wenn der Kern langsamer rotiert, beschleunigt sich die Bewegung des Mantels. Diese Verschiebung führt dazu, dass sich die Erde schneller dreht und die Länge des Tages verkürzt. Aber solche Rotationsverschiebungen bedeuten nur eine Millisekunde in der Länge eines Tages, sagte er.

„In Bezug auf diese Auswirkungen auf das Leben eines Menschen?“ Er sagte. „Ich kann mir nicht vorstellen, dass das viel bedeutet.“

Wissenschaftler untersuchen den inneren Kern, um herauszufinden, wie sich das tiefe Erdinnere gebildet hat und wie Aktivitäten in allen unterirdischen Schichten des Planeten miteinander verbunden sind. Vidal fügte hinzu, dass die mysteriöse Region, in der der flüssige äußere Kern den festen inneren Kern umgibt, besonders interessant sei. Als Ort, an dem sich Flüssigkeit und Feststoff treffen, ist diese Grenze „voller Aktivitätspotentiale“, wie die Kern-Mantel-Grenze und die Mantel-Kruste-Grenze.

„Wir könnten zum Beispiel Vulkane an der Grenze des inneren Kerns haben, wo Feststoffe und Flüssigkeiten aufeinandertreffen und sich bewegen“, sagte er.

Da die Rotation des inneren Kerns die Bewegung im äußeren Kern beeinflusst, wird angenommen, dass die Rotation des inneren Kerns dazu beiträgt, das Erdmagnetfeld zu speisen, obwohl weitere Forschung erforderlich ist, um seine genaue Rolle aufzudecken. Waszczyk sagte, es gebe noch viel über die Gesamtstruktur des inneren Kerns zu lernen.

„Neue und zukünftige Methoden werden für die Beantwortung aktueller Fragen zum inneren Erdkern, einschließlich der Rotation, von entscheidender Bedeutung sein.“

Mindy Weissberger ist eine Wissenschaftsautorin und Medienproduzentin, deren Arbeiten in Live Science, Scientific American und How It Works erschienen sind.