(Johan63/iStock/Getty Images Plus) Der größte Teil unseres Wissens darüber, was sich im Zentrum unseres Planeten befindet, stammt aus der Untersuchung seismischer Wellen, die bei Erdbeben entstehen. Eine sorgfältige Analyse dieser Wellen kann die Zusammensetzung von Gesteinen und Metallen unter der Erdoberfläche aufdecken.
Eine neue Studie über seismische Wellen, die sich von zwei verschiedenen Erdbeben ausbreiten – an ähnlichen Orten, aber durch einen Abstand von 20 Jahren voneinander getrennt – hat Veränderungen aufgedeckt, die im äußeren Erdkern stattfinden, der wirbelnden Schicht aus flüssigem Eisen und Nickel zwischen dem Mantel (dem Gestein darunter). die Oberfläche) und den inneren Kern (die tiefste Schicht).
Der äußere Kern und das darin enthaltene Eisen beeinflussen direkt das Magnetfeld unseres Planeten, was wiederum Schutz vor Weltraum- und Sonnenstrahlung bietet, die sonst ein Leben auf der Erde unmöglich machen würden.
Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, den äußeren Kern und seine Entwicklung im Laufe der Zeit zu verstehen. Die von vier seismischen Wellenmonitoren bei beiden Erdbeben aufgezeichneten Daten zeigten, dass sich die Wellen des späteren Ereignisses etwa eine Sekunde schneller ausbreiteten, wenn sie dieselbe Region des äußeren Kerns durchquerten.
„Auf dem Weg dieser Welle hat sich etwas verändert, sodass sie jetzt schneller gehen kann“, sagt der Geowissenschaftler Ying Zhou von Virginia Tech. „Das Material, das vor 20 Jahren da war, ist nicht mehr da.“
„Das ist neues Material und es ist leichter.“ „Diese Lichtelemente bewegen sich nach oben und verändern die Dichte in der Region, in der sie sich befinden.“
Die hier analysierten Wellentypen sind SKS-Wellen: Sie passieren den Mantel als Scherwellen (das S), dann in den äußeren Kern als Kompressionswellen (das K), dann auf der anderen Seite heraus und wieder zurück durch den Mantel als weitere Scherwellen (das zweite S). Der Zeitpunkt dieser Reise kann aufschlussreich sein.
Die beiden Erdbeben ereigneten sich beide in der Nähe der Kermadec-Inseln im Südpazifik – das erste im Mai 1997 und das zweite im September 2018, was den Forschern eine einzigartige Gelegenheit bot, zu sehen, wie sich der Erdkern im Laufe der Zeit verändert haben könnte.
Wie sich seismische Wellen durch den äußeren Kern ausbreiten. (Ying Zhou)
Die Konvektion, die im flüssigen Eisen des äußeren Erdkerns auftritt, wenn es auf dem inneren Kern kristallisiert, erzeugt fließende elektrische Ströme, die das Magnetfeld um uns herum steuern. Allerdings ist die Beziehung zwischen dem äußeren Kern und dem Erdmagnetfeld nicht vollständig geklärt – vieles davon basiert auf hypothetischen Modellen.
„Wenn man den nördlichen geomagnetischen Pol betrachtet, bewegt er sich derzeit mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Kilometern pro Jahr.“ sagt Zhou . „Es bewegt sich weg von Kanada und in Richtung Sibirien.“ Das Magnetfeld ist nicht jeden Tag das gleiche. Es verändert sich.‘
„Da sie sich verändert, spekulieren wir auch, dass sich die Konvektion im äußeren Kern mit der Zeit verändert, aber es gibt keine direkten Beweise.“ Wir haben es noch nie gesehen.'
Diese neue Studie – und möglicherweise zukünftige ähnliche Studien – könnte nützliche Erkenntnisse darüber liefern, wie sich der äußere Kern und seine Konvektion genau verändern. Auch wenn die hier festgestellten Veränderungen nicht groß sind, gilt: Je mehr wir wissen, desto besser.
In diesem Fall geht Zhou davon aus, dass seit 1997 leichtere Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff im äußeren Kern freigesetzt wurden. Dies entspricht einer Dichtereduzierung von etwa 2–3 Prozent und einer Konvektionsströmungsgeschwindigkeit von etwa 40 Kilometern (25). Meilen) pro Stunde, laut dem veröffentlichten Papier.
Derzeit gibt es weltweit 152 Stationen des Global Seismographic Network, die seismische Wellen in Echtzeit überwachen. Obwohl wir den Ort oder Zeitpunkt von Erdbeben nicht kontrollieren können, können wir sicherstellen, dass so viele Daten wie möglich über sie protokolliert werden.
„Wir können es jetzt sehen“ sagt Zhou . „Wenn wir es anhand seismischer Wellen sehen können, könnten wir in Zukunft seismische Stationen einrichten und diesen Fluss überwachen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturkommunikation Erde und Umwelt .