Rotation nicht konstant

Oszilliert der innere Erdkern?

Robert Klatt

Auf den Punkt gebracht
  • Messdaten von Atombombentests zeigen, dass der innere Erdkern sich im Verhältnis zum Rest des festen Erdkörpers unterschiedlich schnell bewegt
  • Diese Unterschiede können erklären, wieso die gesamte Erdrotation und damit auch die Tageslänge schwankt
  • Ob die Erde oszilliert können die Messdaten jedoch noch nicht beantworten. Sie liefern aber deutlich Hinweise darauf

Neue Analysen deuten darauf hin, dass der innere Erdkern oszilliert. Dies könnte die Schwankungen der gesamten Erdrotation und der Tageslänge erklären.

Los Angeles (U.S.A.). Der Erdkern ist als Geodynamo für das schützende Erdmagnetfeld des Planeten verantwortlich und liefert die Hitze für alle geologischen Vorgänge. Trotz seiner hohen Bedeutung konnte die Wissenschaft bisher nur wenig über den inneren Erdkern herausfinden. Ist somit noch nicht klar, ob er eine Unterstruktur besitzt, wie viel Wärme er an die oberen Schichten abgibt und wann er erstarrte.

Auch das Verhältnis der Bewegung des inneren Erdkerns zum Rest des festen Erdkörpers ist noch unklar. Einige Modelle der Geologie halten eine stabile Superrotation für wahrscheinlich, bei der der Mantel und Kruste ein wenig langsamer rotieren als der feste Erdkern. Dabei ist jedoch umstritten, viel schneller sich der feste Erdkern bewegt. Laut anderen Modellen könnten die zugrundeliegenden Messdaten jedoch auch durch Schwankungen in der Kernbewegung oder durch Verformungen des Erdkerns entstanden sein.

Messungen des inneren Erdkerns

„Man könnte wohl sagen, dass es zurzeit keinen Konsens über diese Frage gibt“, erklärt Wei Wang. Verursacht werden die Unsicherheiten vor allem dadurch, dass die Eigenschaften des Erdkerns nur über seismischen Wellen, die von ihm reflektiert werden, bestimmt werden können. Weil bei Erdbeben die Ursprungsorte und die Stärke stark variieren, können aussagekräftige Messdaten kaum erhoben werden.

Wissenschaftler der University of Southern California in Los Angeles haben deshalb eine alternative Methode genutzt, bei der statt seismischer Wellen von Erdbeben seismische Wellen von Atombombentests verwendet werden. Konkret verglichen sie die seismischen Messdaten der fast identischen Atombombentests der Sowjetunion aus den Jahren 1971 und 1974 auf dem Gelände Nowaja Zemlja.

Large Aperture Seismic Array (LASA) beobachtet Atombombentests

Aufzeichnungen der seismischen Wellen sowie ihrer Kernreflexionen mit dem Large Aperture Seismic Array (LASA) zeigen, dass der innere Erdkern sich pro Jahr 0,1 Grad schneller bewegt als der Rest des festen Erdkörpers.

Nun haben die Forscher laut ihrer Publikation im Fachmagazin Science Advances mit derselben Methode Daten von zwei weiteren Atombombentests untersucht. Diese erfolgten in den Jahren 1969 und 1971 auf der Amchitka-Insel in Alaska. „Wir haben erwartet, dass wir dabei die gleiche Superrotation sehen werden wie schon bei den früher analysierten Atombombentest“, erklärt John Vidale.

Rotation des inneren Erdkerns schwankt

Die Analyse kam jedoch zu einem anderen Ergebnis. „Wir waren ziemlich überrascht, dass der Kern sich relativ zum Rest sogar in die andere Richtung bewegte“, so Vidale. Anstatt sich schneller als die Erdrotation zu bewegen, war der Erdkern demnach langsamer. Im Zeitraum von 1969 bis 1971 bewegte er sich um 0,05 Grad pro Jahr langsamer vorwärts als der Rest des festen Erdkörpers. Die Rotation des inneren Erdkerns ist also deutlichen Schwankungen unterworfen.

„Der innere Kern bewegt sich unter unseren Füßen und scheint dabei im Zeitraum von rund sechs Jahren mal schneller und mal langsamer zu laufen als der Rest des Planeten“, konstatiert Vidale. Diese Beobachtung kann auch erklären, wieso die gesamte Erdrotation und damit auch die Tageslänge leicht schwankt.

Ob der innere Erdkern lediglich sein Rotationstempo verändert oder ob es im flüssigen Eisenbad des äußeren Erdkerns minimal hin- und herschwankt, können die Messdaten jedoch nicht beantworten. „Die Idee einer solchen Kernoszillation gibt es als Modell schon länger, aber bisher herrschte Uneinigkeit darüber, ob das möglich ist. Der Vergleich der beiden Doppelmessungen macht die Oszillation nun zu einer durchaus wahrscheinlichen Interpretation“, erklärt Vidale.

Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.abm9916

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