Woraus besteht der äußere, schmelzflüssige Kern der Erde? Endgültig beantwortet ist diese Frage bis heute nicht. Jetzt hat ein internationales Wissenschaftlerteam eine neue Theorie vorgestellt, in der neben Eisen erstmals auch Magnesium eine wichtige Rolle spielt.
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Im Kern der Erde herrschen Temperaturen von 6.000 Grad Celsius und ein drei Millionen Mal höherer Druck als in der Atmosphäre – Bedingungen, die so extrem sind, dass sie nicht direkt im Labor nachvollzogen werden können. Bisher waren die Forscher daher bei ihren Theorien zur Zusammensetzung des Erdkerns vor allem auf indirekte Studien und Rückschlüsse aus theoretischen Überlegungen angewiesen.
Aus diesen ergab sich, dass der äußere Kern nicht aus reinem Eisen bestehen konnte, da er zu leicht dafür ist. Andere Elemente wie Silizium, Schwefel oder Sauerstoff wurden daher als mögliche Mischungspartner angesehen. Magnesium dagegen, eines der häufigsten Elemente der Erde, zogen die Geoforscher bisher nie in Betracht.
Der Grund: „Es wurde angenommen, dass Eisen und Magnesium sich in geschmolzener Form nicht mischen, weil die Eisenatome im Verhältnis zu den Magnesiumatomen ein so kleines Volumen haben“, erklärt Igor Abrikosov, Professor für theoretische Physik an der Linköping Universität in Schweden und Mitglied des internationalen Wissenschaftlerteams, das sich erneut der Frage der Kernzusammensetzung angenommen hat. „Aber wenn wir den Druck erhöhen, nimmt das Magnesiumvolumen schneller ab als das des Eisens.“
Hoher Druck sorgt für Eisen-/Magnesium-Mix
Zunächst in theoretischen, dann in experimentellen Studien gelang es dem Forscherteam tatsächlich Eisen und Magnesium unter extrem hohem Druck zu vermischen. In einer so genannten Diamanten-Amboss-Zelle, die extremen Drücken widerstehen kann, reichte „schon“ ein Druck von 200.000 Atmosphären aus, um eine Legierung aus den beiden vermeintlich unmischbaren Metallen herzustellen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Physical Review Letters.
“Um die Vorgänge im Inneren der Erde modellieren zu können, müssen wir die Zusammensetzung des Kerns kennen”, so Abrikosov. Die neuen Erkenntnisse werfen nicht nur ein neues Licht auf Prozesse in den Tiefen der Erde, sie könnten auch Möglichkeiten für neue, industriell einsetzbare Materialien eröffnen.
(Vetenskapsrådet (The Swedish Research Council), 13.12.2005 – NPO)
