Wissenschaftler vermuten die Existenz einer verborgenen Struktur im Erdinneren

Weit unter der Oberfläche, außerhalb der Reichweite, könnte

„Traditionell wurde uns beigebracht, dass die Erde vier Hauptschichten hat“, sagte die Hauptautorin Joanne Stephenson, eine Doktorandin an The Australian National University (ANU). Die Idee einer weiteren, eigenständigen Schicht wurde vor ein paar Jahrzehnten vorgeschlagen, aber die Daten waren sehr unklar.

Eine in Zusammenarbeit mit Forschern der The Australian National University (ANU) im Journal of Geophysical Research: Solid Earth 2020 veröffentlichte Studie identifizierte Anzeichen einer zusätzlichen Schicht im inneren Kern und deutet auf eine komplexere Struktur im Erdinneren hin.

Probing the Inner Core With Seismic

Probing the Inner Core With Seismic Waves Der innere Kern ist eine dichte, feste Kugel, die größtenteils aus Eisen und Nickel besteht und Temperaturen von über 5.000 Grad Celsius (9.000 Grad Fahrenheit) aufweist. Obwohl er nur etwa 1 Prozent des Erdvolumens ausmacht, liefert er wichtige Einblicke in die Geschichte des Planeten.

Da er nicht direkt beobachtet werden kann, untersuchen Wissenschaftler ihn mithilfe seismischer Wellen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, abhängig, durch die sie laufen.

Das ANU-Team analysierte jahrzehntelange seismische Daten mithilfe eines fortschrittlichen Algorithmus, der Tausende Daten zu mitteln, was subtile Merkmale verbergen kann, untersuchten sie die Wellenmuster genauer.

Technik und Auswirkungen

Dieser Ansatz ergab eine Verschiebung des seismischen Verhaltens in etwa 650 Kilometern (ungefähr 400 Meilen) vom Erdmittelpunkt, was auf eine Grenze innerhalb des inneren Kerns hindeutet.

Beweise für eine eigenständige Zentralregion Ein wichtiger Hinweis stammt aus der Anisotropie, was bedeutet, dass seismische Wellen je nach Richtung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wandern. In vielen Modellen bewegen sich Wellen entlang der Rotationsachse der Erde schneller als entlang des quators.

In dieser neu identifizierten Zentralregion ändert sich dieses Muster. Die langsamsten Wellengeschwindigkeiten treten in einem Winkel 54 Grad relativ zur Rotationsachse auf, was auf eine andere Ausrichtung.

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Die leitende Autorin Joanne Stephenson erklärte, dass dieser Unterschied auf große Ereignisse in der Erdgeschichte zurückzuführen sein könnte. „Wir fanden Beweise, die auf eine Veränderung der Eisenstruktur hindeuten könnten, was vielleicht auf zwei separate Abkühlereignisse in der Geschichte der Erde schließen lässt“, sagte Stephenson.

Sie fügte hinzu, dass diese verborgene Schicht „ein unbekanntes, dramatisches Ereignis in der Erdgeschichte“ widerspiegeln könnte, obwohl ihre genaue Natur ungewiss bleibt. Unabhängige Bestätigung durch neue Techniken Weitere Unterstützung erhielt man im Jahr 2023 aus einer Studie in Nature Communications, die eine andere seismische Technik verwendete.

Anstatt sich nur auf direkte Erdbebenwellen zu konzentrieren, analysierten die Forscher seltene Signale, die die Erde mehrmals durchdringen. Einige dieser Wellen durchqueren den Kern bis zu fünfmal und liefern detailliertere Informationen.

Technik und Auswirkungen

Diese wiederholten Signale enthüllten eine ähnliche zentrale Region 650 Kilometern (ungefähr 400 Meilen) Breite. In diesem Bereich zeigten die seismischen Wellen erneut Richtungsunterschiede, wobei die langsamsten Geschwindigkeiten bei etwa 50 Grad relativ zur Rotationsachse der Erde auftraten.

Der umgebende Teil des inneren Kerns erschien homogener, mit einer geringeren Richtungsvariation. Diese Ergebnisse könnten helfen, zu erklären, warum einige frühere Experimente nicht mit den bestehenden Modellen des Erdinneren übereinstimmten.

Wissenschaftler vermuten seit langem die Existenz einer tieferen Schicht im inneren Kern, wobei frühere Hinweise darauf hindeuten, dass sich die dortigen Eisenkristalle auf unterschiedliche Weise anordnen könnten.

Technik und Auswirkungen

Implikationen und verbleibende Unsicherheiten Diese Ergebnisse könnten helfen zu erklären, warum einige frühere Experimente nicht mit den bestehenden Modellen des Erdinneren übereinstimmen. Forscher räumen jedoch ein, dass noch Arbeit zu leisten ist.

Das ANU-Team schrieb, dass sie „durch die Verteilung globaler Erdbeben und Empfänger, insbesondere an den polaren Antipoden, eingeschränkt sind“ und merkte an, dass Datenlücken das Vertrauen in einige Modelle mindern können.

Zukünftige Studien könnten diese Datenlücken schließen und den Forschern ein klareres Bild der Ereignisse vermitteln, die tief in die früheste Geschichte der Erde eingegangen sind. Aber selbst mit den aktuellen Daten sind die Implikationen enorm.

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Stephenson bemerkte: „Es ist sehr aufregend – und könnte bedeuten, dass wir die Lehrbücher neu schreiben müssen!“ References: "Evidence for the Innermost Inner Core: Robust Parameter Search for Radially Varying Anisotropy Using the Neighborhood Algorithm", H Tkalčić und M.

Sambridge, 7 December 2020, Journal of Geophysical Research: Solid Earth. DOI: 10.1029/2020JB020545 "Up-to-fivefold reverberating waves through the Earth's center and distinctly anisotropic innermost inner core" ạm und Hrvoje Tkalčić, 21 February 2023, Nature Communications.