Erdkern könnte deutlich kühler sein als bislang angenommen

Der flüssige äußere Kern der Erde könnte deutlich kühler sein als bisher angenommen, so neue experimentelle Erkenntnisse, die ein jahrzehntelanges Rätsel um das Magnetfeld des Planeten lösen könnten. Die Ergebnisse, die kürzlich auf der Goldschmidt-Konferenz, einem wichtigen internationalen Treffen für Geochemie, vorgestellt wurden, haben eine Debatte unter Wissenschaftlern ausgelöst. Die Studie, die von Michael Walter von der Carnegie Institution for Science geleitet wurde, stellt bestehende Annahmen über die Temperatur in Frage, bei der Eisen unter den extremen Drücken schmilzt, die in der Nähe der Grenze zwischen dem festen inneren Kern und dem flüssigen äußeren Kern gefunden werden.

Der äußere Kern, der hauptsächlich aus geschmolzenem Eisen besteht, erzeugt das Magnetfeld des Planeten durch konvektive Bewegungen dieses flüssigen Metalls. Dieser magnetische Schild schützt die Atmosphäre vor Sonnenwinden und ist somit unerlässlich für die Aufrechterhaltung von Bedingungen, die für das Leben geeignet sind. Das Verständnis, wie dieser geodynamische Motor über Milliarden von Jahren funktioniert hat, bleibt jedoch eine Herausforderung für Geophysiker.

Dieser Prozess, der als Geodynamo bekannt ist, wird heute hauptsächlich durch die langsame Kristallisation des inneren Kerns angetrieben. Während der innere Kern verfestigt, werden Wärme und leichtere Elemente freigesetzt, was die Konvektion im äußeren Kern weiter anheizt. Trotz dieser Mechanismen besteht ein langjähriges Rätsel. Viele Modelle deuten darauf hin, dass der feste innere Kern vor weniger als einer halben Milliarde Jahren entstanden ist. Dennoch deuten geologische Beweise darauf hin, dass das Magnetfeld seit mindestens vier Milliarden Jahren existiert.

Um dieses Problem zu lösen, müssen Forscher die exakte Temperatur des Erdkerns bestimmen. Ein Schlüsselfaktor ist der Schmelzpunkt von Eisen unter dem immensen Druck, der tief im Inneren des Planeten vorhanden ist. Da der innere Kern fest ist, muss seine Temperatur unter dem Schmelzpunkt von Eisen in diesen Tiefen liegen. 85 Grad Celsius. Walter und sein Team entwickelten eine neuartige Methode, um die Temperatur von Eisen im äußeren Kern mit größerer Präzision zu messen.

Im Gegensatz zu früheren Experimenten, bei denen Laser zur Erwärmung der Probe eingesetzt wurden, diente die neue Technik extrem kurzen elektrischen Impulsen. Dies ermöglichte eine genauere Temperaturkontrolle bei der Beobachtung eines einzigartigen Phänomens: Wenn Eisen zu schmelzen beginnt, stabilisiert sich seine Temperatur vorübergehend trotz fortgesetzter Energieeinspeisung. Die Ergebnisse zeigten einen viel niedrigeren Schmelzpunkt für Eisen unter diesen Bedingungen.

Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass der äußere Kern deutlich kühler sein kann als bisher angenommen, was die aktuellen Modelle über die Funktionsweise des Geodynamos in der gesamten Erdgeschichte verändern könnte.