So heiß wie die Oberfläche der Sonne: Woher die enorme Energie im Erdkern stammt
Im Inneren der Erde ist es heiß – im Erdkern herrschen Temperaturen wie auf der Oberfläche der Sonne. Woher kommt diese unglaubliche Wärme und Energie?
Frankfurt – Unser Planet, die Erde, ist nicht so gut erforscht, wie man annehmen könnte. „Man kann einige Kilometer tief graben und Vulkane und Plattentektonik können Material aus einer Tiefe von mehreren hundert Kilometern an die Oberfläche bringen, aber was etwa 6000 Kilometer unter unseren Füßen liegt, wird bisher nicht gut verstanden“, erklärt Alfred Baron von der Forschungseinrichtung RIKEN SPring-8 Center in Japan gegenüber dem Portal Physicsworld.com.
Um herauszufinden, was sich im Inneren der Erde abspielt und wie der Planet aufgebaut ist, greifen Forscherinnen und Forscher auf ein natürlich auftretendes Phänomen zurück: Erdbeben. Bebt die Erde, entstehen seismische Wellen, die sich durch die unterschiedlichen Schichten der Erde bewegen und der Forschung dabei einiges über den inneren Aufbau des Planeten verraten.
Erde ist aus mehreren Schichten aufgebaut
Bisher weiß man, dass die Erde wie eine Zwiebel aufgebaut ist: Sie besteht aus mehreren Schichten. Im flüssigen äußeren Erdkern entsteht das Magnetfeld der Erde, während der innere Erdkern offenbar schwingt und etwa alle 70 Jahre seine Drehrichtung ändert.
- Bis etwa 30 Kilometer Tiefe: Erdkruste
- Bis etwa 2900 Kilometer Tiefe: Erdmantel
- In etwa 3000 Kilometern Tiefe: Äußerer Erdkern – bestehend aus flüssigem Eisen
- Ab etwa 5100 Kilometern Tiefe: Innerer Erdkern – bestehend aus festem Eisen
Ohne Plattentektonik gäbe es womöglich kein Leben auf der Erde
Der obere Mantel und die Kruste der Erde bestehen aus verschiedenen sogenannten Platten, die sich bewegen – Erdbeben oder Vulkanausbrüche entstehen so. Doch das ist noch nicht alles: Die Plattentektonik ist ein wichtiger Mechanismus der Erde, ohne sie gäbe es möglicherweise kein Leben auf unserem Planeten.
Je tiefer man in die Erde vordringt, desto heißer wird es: In einer Tiefe von 100 Kilometern ist es Fachleuten zufolge 1300 Grad Celsius heiß, an der Grenze zwischen Erdmantel und äußerem Erdkern herrschen bereits 2700 Grad Celsius. Im Bereich zwischen äußerem und innerem Erdkern herrschen laut Forschung mehr als 6000 Grad Celsius – dort ist die Erde also etwa so heiß wie die sichtbare Oberfläche der Sonne, die Fotosphäre.
Woher stammt die große Hitze im Erdkern?
Doch woher stammt diese große Hitze im Inneren der Erde? Die scheinbar naheliegendste Antwort ist in diesem Fall falsch. „Die Wärme kommt nicht von der Sonne. Während sie alles an der Erdoberfläche wärmt, kann Sonnenlicht nicht durch viele Meilen ins Planeteninnere dringen“, erklärt der Geologe Shichun Huang von der Universität in Tennessee in einem Beitrag auf dem Portal The Conversation.
Stattdessen gibt es dem Experten zufolge zwei andere Wärmequellen: Ein Teil der Wärme stammt noch aus der Zeit vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, als die Erde entstanden ist. Die Erde war damals eine Kugel, bestehend aus flüssigem Gestein und Lava. Ein Teil dieser Hitze ging verloren, doch der Rest wurde im Inneren unseres Planeten gespeichert, weiß Huang.
Erdkern wird durch radioaktiven Zerfall geheizt
Die zweite Wärmequelle der Erde sind radioaktive Isotope, die zerfallen und Energie produzieren. Huang nennt hauptsächlich Kalium-40, Thorium-232, Uran-235 und Uran-238 als die radioaktiven Isotope, die das Erdinnere heiß halten. Uran-235 ist das Material, das in Atomkraftwerken zur Herstellung von Energie genutzt wird.
Bleibt noch eine Frage: Wie kann der aus Eisen und Nickel bestehende innere Erdkern bei Temperaturen von mehr als 6000 Grad Celsius fest sein und nicht schmelzen? Bei einem Druck wie an der Erdoberfläche (1 bar) schmilzt Eisen bei 1500 Grad Celsius, Nickel hat einen etwas niedrigeren Schmelzpunkt. Im Mittelpunkt der Erde herrscht jedoch ein Druck von 3,5 Millionen bar – bei diesem extremen Druck bilden Nickel und Eisen trotz der hohen Temperatur eine feste Metallkugel, die rotiert. (tab)