In den Tiefen unserer Heimat Erde verbirgt sich eine mysteriöse Welt – der Kern des Planeten. Es liegt in einer Tiefe von mehr als 2.900 Kilometern und besteht, wie Wissenschaftler vermuten, aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit Verunreinigungen anderer Elemente. An diesem erstaunlichen Ort herrschen wirklich extreme Bedingungen: Die Temperatur an der Grenze des festen Kerns ist fast die gleiche wie auf der Sonne und der Druck übersteigt 3,7 Millionen Atmosphären. Trotz aller Errungenschaften der modernen Wissenschaft verfügen wir nicht über direkte Daten über den Kern – Wissenschaftler können seine Eigenschaften nur durch Laborexperimente untersuchen. Was hält dieses heiße Herz der Erde über Milliarden von Jahren in diesem Zustand?
Der Erdkern ist fast so heiß wie die Oberfläche der Sonne. Bildquelle: Live Science
Wie der Erdkern funktioniert
Der Erdkernbesteht aus zwei Schichten. Der äußere Kern ist eine Schicht aus flüssigem Eisen und Nickel, und der innere Kern ist eine dichte, feste Kugel aus denselben Metallen, deren Größe mit der des Mondes vergleichbar ist.
Trotz hoher Temperaturen von 5200 Grad Celsius, diese Hitze ist auf der Erdoberfläche nicht spürbar. Die einzigen Ausnahmen bilden Phänomene wie Vulkanausbrüche oder heiße Quellen, die einen Teil der Tiefenenergie des Planeten an die Oberfläche bringen.
Vulkane sind sichtbare Beweise für das heiße Erdinnere. Bildquelle: washingtonpost.com
Die äußere Kerngrenze beginnt in einer Tiefe von etwa 2.900 Kilometern unter der Erdkruste. Darüber befinden sich riesige Massen von Mantelgesteinen, die Wärme effektiv absorbieren und ableiten. Dadurch bleibt die Erdoberfläche relativ kühl und für Leben geeignet.
Eine direkte Messung der Kerntemperatur ist nicht möglich. Aufgrund zu extremer Bedingungen ist es noch nicht möglich, eine Sonde oder eine Person dorthin zu schicken. Stattdessen untersuchen Wissenschaftler das Verhalten von Eisen und seinen Legierungen in Laboren und erzeugen dabei hohe Drücke und Temperaturen, die denen im Inneren des Planeten ähneln. Durch die Beobachtung der Bedingungen, unter denen Metalle schmelzen, können Experten die Temperatur im Erdinneren grob abschätzen.
Schichten der Erde. Bildquelle: pinterest.com
Interessanterweise bleibt der innere Kern trotz der äußeren Flüssigkeit fest. Grund dafür ist der enorme Druck, der die hohe Temperatur ausgleicht und verhindert, dass Stoffe in einen flüssigen Zustand übergehen.
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Warum ist der Erdkern heiß?
Der Erdkern bleibt aus mehreren Gründen heiß, die ihren Ursprung in der Vergangenheit unseres Planeten haben.
Einer davon Die wichtigste davon ist die Restwärme, die aus dieser Zeit erhalten geblieben ist Vor 4,5 Milliarden Jahren geschahder Entstehungsprozess der Erde. In jenen fernen Zeiten wurden durch Kollisionen mit Asteroiden und anderen kosmischen Körpern riesige Energiemengen freigesetzt, die Gesteine zum Schmelzen brachten. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Erdmantels konnte ein Teil dieser Primärwärme noch nicht abgeführt werden.
Eine weitere Wärmequelle ist der radioaktive Zerfall. Mantel und Kern enthalten radioaktive Elemente wieUran-238 undThorium-232. Bei ihrem Zerfall wird Energie frei, die die umliegenden Schichten erhitzt. Dieser Prozess dauert Milliarden von Jahren an und spielt eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung der Temperatur in den Tiefen des Planeten.
Der Erdkern behält aus mehreren Gründen eine hohe Temperatur bei. Bildquelle: IFL Science
In den frühen Jahren der Erdentstehung trug auch die gravitative Kompression der Materie zu ihrer Erwärmung bei. Der Druck, der durch die Anziehung riesiger Materiemassen entsteht, erhitzte den Planeten von innen. Heute erzeugt die Bewegung zwischen den Schichten – einem flüssigen Außenkern und einem festen Innenkern – Reibung, die auch Wärme erzeugt. Dieses Phänomen hängt mit der Rotation der Erde zusammen und beeinflusst ihr Magnetfeld.
Interessanterweise führt der hohe Druck im Erdmittelpunkt auch zu Wärme. Unter enormem Druck werden Atome von Stoffen komprimiert und dabei Energie freigesetzt. Aber der Hauptgrund dafür, dass die Erde über Milliarden von Jahren Wärme speichert, liegt in ihrer „Isolierung“: Kruste und Mantel sind schlechte Wärmeleiter und halten den größten Teil davon im Inneren.
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Diese innere Wärme treibt die Bewegung tektonischer Platten an, verursacht Vulkanausbrüche und hält das Magnetfeld aufrecht, das uns vor kosmischer Strahlung schützt. Dank dieser Prozesse bleibt die Erde ein aktiver Planet voller Leben.