Warum der innere Kern der Erde möglicherweise langsamer wird

Der feste innere Kern des Planeten könnte sich mit einer anderen Geschwindigkeit drehen als der Rest des Planeten, und diese Geschwindigkeit könnte sich ändern

Die Drehung des inneren Erdkerns könnte sich verlangsamt haben, wobei sich das Herz des Planeten jetzt etwas langsamer dreht als die Schichten darüber, wie neue Forschungsergebnisse zeigen. Die Verlangsamung könnte die Geschwindigkeit, mit der sich der gesamte Planet dreht, verändern und auch beeinflussen, wie sich der Kern mit der Zeit entwickelt.

Für die neue Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde, verwendeten Wissenschaftler eine Erdbebendatenbank, um das Verhalten des festen inneren Erdkerns im Laufe der Zeit zu untersuchen. Der innere Kern schwebt wie ein Kugellager im geschmolzenen Metallozean des äußeren Kerns. Aufgrund dieses flüssigen Kokons dreht sich das „Kugellager“ möglicherweise nicht mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Rest des Planeten. Im Laufe der Jahre haben einige Forscher herausgefunden, dass der Kern etwas schneller rotiert als der Mantel und die Kruste, ein Zustand, der als „Superrotation“ bezeichnet wird. Studien haben jedoch keine konsistenten Zahlen geliefert. Die erste Studie, die eine unterschiedliche Kernrotation beobachtete, schätzte, dass sich der innere Kern bis zu einem Grad schneller pro Jahr dreht als der Rest des Planeten; andere stellten eine jährliche Beschleunigung von nur winzigen Bruchteilen eines Grads fest.

Diese Unterschiede sind nicht dramatisch. Die Variation der Rotationszeit zwischen dem inneren Kern und dem Rest der Erde ist sehr gering. Die Unterschiede stellen auch keine Bedrohung für das Leben an der Oberfläche dar: Im Gegensatz zum Science-Fiction-Film „The Core“ aus dem Jahr 2003 ist es nicht nötig, ein Spitzenteam aus Geophysikern und Astronauten hinzuzuziehen, um ins Zentrum unseres Planeten zu bohren und mit der Sprengung zu beginnen . Die Drehung des inneren Kerns könnte höchstens die Gesamtdrehung der Erde beeinflussen und zu Schwankungen im Magnetfeld des Planeten beitragen. Jedes Jahr dehnt sich der Kern um etwa einen Millimeter aus, da ein Teil des geschmolzenen Eisens im äußeren Kern erstarrt, wie seismische Untersuchungen gezeigt haben. Die Erstarrung treibt auch die Zirkulation des äußeren Kerns an, was wiederum das Magnetfeld des Planeten erzeugt. Die Rotation des inneren Kerns könnte diesen Erstarrungsprozess auf noch nicht vollständig verstandene Weise beeinflussen und sich somit auf das Magnetfeld auswirken, sagt Studienautor Xiaodong Song, ein Geophysiker an der Peking-Universität in China.

Die Rotation könnte auch dafür wichtig sein, wie der innere Kern über Milliarden von Jahren wächst, sagt John Vidale, ein Geophysiker an der University of Southern California, der nicht an der Studie beteiligt war, aber die Kernrotation erforscht hat.

Der Haken ist jedoch, dass niemand wirklich weiß, wie schnell sich der innere Kern dreht. In der neuen Studie fanden Song und der Geophysiker Yi Yang, ebenfalls von der Peking-Universität, heraus, dass der Kern zwischen den 1970er und frühen 2000er Jahren offenbar eine gleichmäßige Drehung aufwies, die schneller war als die Gesamtdrehung der Erde. Um das Jahr 2009 herum verlangsamte sich diese Drehung jedoch ziemlich abrupt, um der Geschwindigkeit der Erde zu entsprechen, und verlangsamte sich dann möglicherweise so stark, dass sich der Rest des Planeten jetzt schneller dreht, sagt Song.

Song und Yang haben diese Drehung gemessen, indem sie Paare nahezu identischer Erdbeben verwendeten, die an denselben Orten entstanden und nur durch die Zeit getrennt waren. Da die Beben nahezu identisch sind, sollten ihre Stoßwellen auch identisch aussehen, wenn sie durch den Kern wandern und wieder herauskommen, wo sie von Seismometern rund um den Planeten erfasst werden – es sei denn, der Kern selbst verändert sich und verändert den Weg der Wellen eines Erdbebens relativ zum anderen. Wenn sich der Kern anders dreht als der Rest des Planeten, treffen identische Erdbebenwellen, die im Abstand von Monaten oder Jahren auftreten, den Kern an leicht unterschiedlichen Stellen und werden daher mit einigen subtilen Unterschieden zurückgeworfen. Die Forscher verglichen Bebenwellen aus dem Jahr 1964, um die Veränderungen in der Bewegung des Kerns im Laufe der Zeit zu verfolgen. Wenn sie Recht haben, hinkt die Drehung des Kerns jetzt geringfügig derjenigen des gesamten Planeten hinterher.

„Wir gehen davon aus, dass diese [verlangsamte Rotation] in den kommenden Jahren und Jahrzehnten anhalten wird, und wir sollten in der Lage sein, dies in [unserem] relativ kurzen menschlichen Zeitrahmen zu erkennen“, sagt Song.

Die neuen Erkenntnisse werden die Debatte über den inneren Kern wahrscheinlich nicht beenden. Die Arbeit sei gut gemacht und die Kombination verschiedener Daten sei bewundernswert, sagt Vidale. Es gibt jedoch mehrere konkurrierende Erklärungen für das, was vor sich geht. Vidales Forschungen deuten beispielsweise darauf hin, dass der Kern seine Rotation etwa alle sechs Jahre ändern könnte, während die Forscher Guanning Pang und Keith Koper in einer Studie aus dem Jahr 2022 von einem einzigen „Ruck“ in den frühen 2000er Jahren und kaum einer Veränderung seither berichteten. „Ich halte [das neue Werk] nicht für völlig schlüssig“, sagt Vidale.

Auch Lianxing Wen, ein Geodynamiker an der Stony Brook University, der nicht an der neuen Studie beteiligt war, erforscht den Spin des Kerns. Er glaubt nicht, dass sich der innere Kern anders dreht als der Rest des Planeten. Eine bessere Erklärung für die Veränderungen der seismischen Wellen, die sich durch den Kern bewegen, ist laut Wen, dass die Oberfläche des inneren Kerns nicht glatt wie ein Kugellager ist, sondern eher uneben und sich ständig verändert. „Wir glauben, dass der innere Kern eine sich verändernde Topographie aufweist, die die beobachteten zeitlichen Veränderungen seismischer Wellen, die vom inneren Kern reflektiert werden, am besten erklärt“, sagt er. Die neue Forschung interpretiert diese Veränderungen fälschlicherweise als durch den Spin des Kerns und nicht durch seine schwankende Oberfläche verursacht, sagt Wen.

Glücklicherweise, so Song, sei die seismische Überwachung der Erde besser als je zuvor und liefere weitaus umfangreichere Daten über das Innere des Planeten als in früheren Jahrzehnten. Durch die weitere Beobachtung von Erdbebenwellen sollten die Forscher zeigen können, ob sie mit der Drehung des inneren Kerns Recht haben.

„Die aufregende Neuigkeit“, sagt Song, „ist, dass wir nicht zu lange warten müssen.“

Stephanie Pappas ist freiberuflicher Wissenschaftsjournalist. Sie lebt in Denver, Colorado.

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