Donutförmige Region im Erdkern entdeckt, vertieft das Verständnis des Magnetfelds des Planeten

Tausende Kilometer unter unserer Erde haben Wissenschaftler der Australian National University (ANU) eine donutförmige Region im flüssigen Erdkern entdeckt, die neue Hinweise zur Dynamik des Magnetfelds unseres Planeten liefert.

Die Struktur im flüssigen Erdkern findet sich nur in niedrigen Breitengraden und verläuft parallel zum Äquator. Laut Seismologen der ANU blieb sie bisher unentdeckt.

Die Erde hat zwei Kernschichten: den inneren Kern, eine feste Schicht, und den äußeren Kern, eine flüssige Schicht. Der Erdkern ist vom Erdmantel umgeben. Die neu entdeckte ringförmige Region befindet sich an der Spitze des äußeren Erdkerns, wo der flüssige Kern auf den Erdmantel trifft.

Der Co-Autor der Studie und ANU-Geophysiker Professor Hrvoje Tkalčić sagte, dass die nachgewiesenen seismischen Wellen in der neu entdeckten Region langsamer seien als im Rest des flüssigen äußeren Erdkerns.

„Die Region liegt parallel zur Äquatorebene, ist auf die niedrigen Breiten beschränkt und hat eine Donut-Form“, sagte er.

„Wir kennen die genaue Dicke des Donuts nicht, schlussfolgern aber, dass er einige Hundert Kilometer unter die Kern-Mantel-Grenze reicht.“

Anstatt traditionelle Techniken zur Beobachtung seismischer Wellen zu verwenden und die von Erdbeben erzeugten Signale innerhalb der ersten Stunde zu beobachten, analysierten die Wissenschaftler der ANU die Ähnlichkeiten zwischen den Wellenformen viele Stunden nach dem Ursprungszeitpunkt des Erdbebens und machten so diese einzigartige Entdeckung.

„Indem wir die Geometrie der Wellenwege und ihre Art, das Volumen des äußeren Erdkerns zu durchqueren, verstanden, konnten wir ihre Reisezeit durch die Erde rekonstruieren und so nachweisen, dass die neu entdeckte Region niedrige seismische Geschwindigkeiten aufweist“, sagte Professor Tkalčić.

„Die eigenartige Struktur blieb bisher verborgen, da frühere Studien Daten mit einer geringeren volumetrischen Abdeckung des äußeren Kerns sammelten, indem sie Wellen beobachteten, die typischerweise innerhalb einer Stunde nach dem Entstehungszeitpunkt großer Erdbeben lagen.

„Wir konnten eine viel bessere volumetrische Abdeckung erreichen, weil wir die nachhallenden Wellen nach großen Erdbeben viele Stunden lang untersuchten.“

Der Co-Autor der Studie, Dr. Xiaolong Ma, sagte, dass die Entdeckung einige Geheimnisse der Dynamik des Erdmagnetfelds aufdeckt. „Es gibt noch immer Geheimnisse über den äußeren Erdkern, die noch gelöst werden müssen, was multidisziplinäre Anstrengungen aus Seismologie, Mineralphysik, Geomagnetismus und Geodynamik erfordert“, sagte Dr. Ma.

Der äußere Kern besteht vorwiegend aus flüssigem Eisen und Nickel und die heftige Bewegung der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit erzeugt das Magnetfeld der Erde, das die Erde umgibt und zur Erhaltung allen Lebens beiträgt, indem es es vor zerstörerischen Sonnenwinden und schädlicher Strahlung schützt.

Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass mehr Wissen über die Zusammensetzung des äußeren Erdkerns, einschließlich der leichten chemischen Elemente, von grundlegender Bedeutung ist, um das Magnetfeld zu verstehen und vorherzusagen, wann es möglicherweise aufhören oder schwächer werden könnte.

„Unsere Ergebnisse sind deshalb interessant, weil diese niedrige Geschwindigkeit im flüssigen Kern bedeutet, dass wir in diesen Regionen eine hohe Konzentration leichter chemischer Elemente haben, die die seismischen Wellen verlangsamen würden. Diese leichten Elemente helfen neben Temperaturunterschieden, die Flüssigkeit im äußeren Kern zu bewegen“, sagte Professor Tkalčić.

„Das Magnetfeld ist eine grundlegende Voraussetzung für das Leben auf der Oberfläche unseres Planeten.

„Die Dynamik des Erdmagnetfelds ist ein Bereich, der in der wissenschaftlichen Gemeinschaft von großem Interesse ist. Daher könnten unsere Ergebnisse zu weiterer Forschung über das Magnetfeld sowohl auf der Erde als auch auf anderen Planeten führen.“

Die Forschung ist veröffentlicht In Wissenschaftliche Fortschritte.