Illustration der Struktur der Erde und des superionischen inneren Kerns. (IGCAS) Tief unter der Erdkruste, hinter dem dicken Mantel und dem flüssigen Außenkern, liegt eine 1.220 Kilometer lange Kugel aus festem Innenkern.
Eine neue Studie hat jedoch ergeben, dass der innere Kern überhaupt nicht fest ist, sondern stattdessen eine „Form“ bildet. Superionischer Zustand mit Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff, wodurch es sich weder von einer Flüssigkeit noch von einem Feststoff unterscheidet.
Wir können die 6.371 km (3.959 Meilen) bis zum Mittelpunkt der Erde nicht genau bohren, um zu überprüfen, was vor sich geht, also nutzen Wissenschaftler den natürlichen Bohrer der Erde – seismische Wellen von Erdbeben – um die Zusammensetzung unseres Planeten zu verstehen.
Doch selbst bei diesen Messungen bleibt der innere Kern etwas a Geheimnis . In den 1930ern, Indirekte Beweise deuteten darauf hin, dass es solide sein könnte , und einige Jahrzehnte später glaubte man, es handele sich um kristallines Eisen. Aber dieser unglaublich heiße, unglaublich dichte Ball in der Mitte unseres Planeten lässt uns immer noch zweifeln, was dort vor sich geht.
Aus seismischen Wellendaten wissen wir, dass der innere Kern weich ist und eine niedrige Scherwellengeschwindigkeit aufweist, was bedeutet, dass er nicht nur aus massivem Eisen oder einer Eisenlegierung bestehen kann. Einige Wissenschaftler glauben, dass es eine geben könnte zweite innere innere Kern , während andere der Meinung sind, dass aufgrund der geringeren Dichte, als bei reinem Eisen allein zu erwarten wäre, einige leichte Elemente als Legierung vorhanden sein könnten.
Aber eine neue Studie unter der Leitung von Yu He vom Chinesische Akademie der Wissenschaft, hat nun die mögliche Phase der Materie untersucht, in der diese Elementmischung in Daunen vorkommen könnte, und kam zu der Vermutung, dass der „feste“ Zustand des Kerns stattdessen tatsächlich ein superionischer Zustand sein könnte.
„Wir stellen fest, dass Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff in hexagonal dicht gepacktem Eisen unter den inneren Kernbedingungen in einen superionischen Zustand übergehen und hohe Diffusionskoeffizienten wie eine Flüssigkeit aufweisen.“ schreibt das Team in seinem neuen Papier.
„Dies deutet darauf hin, dass sich der innere Kern in einem superionischen Zustand und nicht in einem normalen festen Zustand befinden könnte.“
Superionic ist ein anderes Aggregatszustand – neben fest, flüssig und gasförmig – allerdings mit deutlichen Unterschieden. In superionischem Wasser – das kürzlich in einem Labor hergestellt wurde – Extrem hohe Temperaturen und Drücke brechen jedes Wassermolekül auseinander, sodass die Sauerstoffionen einen Feststoff bilden, während die Wasserstoffionen eher wie eine Flüssigkeit herumschweben.
Im heißen Erdkern verwendete das Team Computersimulationen, wie sich seismische Wellen durch verschiedene Elementkombinationen ausbreiten würden, und entdeckte, dass Legierungen aus Eisen mit Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff genauso funktionieren könnten wie superionisches Wasser.
Die Eisenatome waren in der kristallinen Gitterstruktur „fest“, während die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle durch das Medium diffundierten und so das flüssigkeitsähnliche Element erzeugten.
„Es ist ziemlich ungewöhnlich“ sagte er. „Die Erstarrung von Eisen an der inneren Kerngrenze verändert die Beweglichkeit dieser leichten Elemente nicht und die Konvektion leichter Elemente ist im inneren Kern kontinuierlich.“
Es ist unwahrscheinlich, dass diese Arbeit das letzte Wort zu diesem Thema sein wird. Die Schlussfolgerungen des Papiers liefern ein gutes Modell für dieses weichere und weniger dichte reine Eisen, beantworten jedoch keine weitere Frage zum inneren Kern – warum es ist scheinbar durchgehend ungleichmäßig .
Dafür müssen wir einfach weiter graben.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .