Die provokanten Ergebnisse stammen aus jahrelanger Forschung und tiefen wissenschaftlichen Meinungsverschiedenheiten über den Kern und wie er einige der grundlegendsten Aspekte unseres Planeten beeinflusst, einschließlich der Länge eines Tages und Schwankungen des Erdmagnetfelds.
Dreitausend Meilen unter der Oberfläche schwimmt eine sengend heiße Kugel aus massivem Eisen in einem flüssigen äußeren Kern. Geologen glauben, dass die vom inneren Kern freigesetzte Energie dazu führt, dass sich die Flüssigkeit im äußeren Kern bewegt und elektrische Ströme erzeugt, die wiederum ein Magnetfeld erzeugen, das den Planeten umgibt. Diese magnetische Abschirmung schützt Organismen auf der Oberfläche vor der schädlichsten kosmischen Strahlung.
Keine Panik. Die Verlangsamung des Kerns ist nicht der Beginn der Endzeit. Das Gleiche scheint in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren passiert zu sein, und die Studienautoren an der Peking-Universität in China schlagen vor, dass es einen 70-jährigen Zyklus der Beschleunigung und Verlangsamung der Drehung des Kerns darstellen könnte.
Aber während andere Experten die Strenge der Analyse lobten, wird die Studie die heftige wissenschaftliche Debatte darüber, was die mysteriöse Metallkugel im Zentrum der Erde vorhat, verschärfen, nicht beenden.
„Es ist nur umstritten, weil wir es nicht herausfinden können“, sagte John Vidale, ein Geophysiker an der University of Southern California. „Es ist wahrscheinlich gutartig, aber wir wollen keine Dinge haben, die wir tief in der Erde nicht verstehen.“
Die neue Studie wurde von Xiaodong Song geleitet, einem Geowissenschaftler an der Peking-Universität, dessen Arbeit 1996 erstmals den Beweis erbrachte, dass der Kern sein eigenes Ding machte. Unter dem Mantel und der Kruste begraben, ist der Kern zu tief, um ihn direkt sichtbar zu machen, aber Wissenschaftler können seismische Wellen verwenden, die durch Erdbeben ausgelöst werden, um zu schließen, was im Inneren des Planeten passiert. Seismische Wellen breiten sich je nach Dichte und Temperatur des Gesteins unterschiedlich schnell aus, wirken also wie eine Art Röntgenstrahl für die Erde.
Die Studie untersuchte seismische Wellen, die von den Orten der Erdbeben zu Sensoren auf der Rückseite des Planeten wanderten und dabei den Kern passierten. Durch den Vergleich von Wellen ähnlicher Erdbeben, die im Laufe der Jahre denselben Ort getroffen haben, konnten die Wissenschaftler nach Zeitverzögerungen und Störungen in den Wellen suchen und diese analysieren, die ihnen indirekte Informationen über den Kern lieferten – oder wie manche Wissenschaftler es nennen, den Planeten darin unser Planet.
„Der innere Kern ist die tiefste Schicht der Erde, und seine relative Rotation ist eines der faszinierendsten und herausforderndsten Probleme in der Tieferdwissenschaft“, sagte Song in einer E-Mail.
Das Verhalten des Kerns kann mit winzigen Änderungen der Tageslänge zusammenhängen, obwohl die genauen Details umstritten sind. Die Länge eines Tages ist im Laufe der Jahrhunderte aufgrund anderer Kräfte, einschließlich der Anziehungskraft des Mondes auf die Erde, um Millisekunden gewachsen. Aber ultrapräzise Atomuhren haben mysteriöse Schwankungen gemessen.
Diese Variationen könnten mit Änderungen in der Rotation des Kerns übereinstimmen, argumentieren Song und Kollegen. Das neue Papier stellt fest, dass, wenn sie vorhersehbare Schwankungen in der Länge eines Tages aufgrund der Gezeitenkräfte des Mondes entfernen, es Veränderungen gibt, die scheinbar mit den 70-jährigen Oszillationen in der Rotation des inneren Kerns übereinstimmen.
Paul Richards, ein Seismologe an der Lamont-Doherty Earth Observatory an der Columbia University, arbeitete mit Song zusammen, um den ersten Beweis dafür zu liefern, dass sich der Kern schneller drehte als der Rest der Planet.
„Die meisten von uns gingen davon aus, dass sich der innere Kern mit einer konstanten Geschwindigkeit drehte, die sich geringfügig von der der Erde unterschied“, sagte Richards. „Die Beweise häufen sich, und dieses Papier zeigt, dass die Beweise für [faster] Die Rotation ist vor etwa 2009 stark und stirbt in den Folgejahren im Wesentlichen ab.“
Dennoch warnte er davor, dass die Dinge schnell spekulativ werden, wenn man versucht, den Einfluss des Kerns auf andere Phänomene zu verstehen. Das liegt daran, dass das Verhalten des Kerns selbst immer noch eine umstrittene Frage ist – mit vereinfachenden Annahmen, die im Laufe der Jahre immer weiter verfeinert wurden.
Zum Beispiel gibt es Beweislinien, die andere Ideen darüber stützen, wie sich der Erdkern verhält. Vidale von USC hat seismische Wellen untersucht, die durch Atomexplosionen erzeugt werden, und er bevorzugt eine kürzere, sechsjährige Oszillation für die Rotationsgeschwindigkeit des Kerns.
Lianxing Wen, ein Seismologe an der Stony Brook University, weist die Idee, dass sich der Kern unabhängig dreht, völlig zurück. Er argumentiert, dass Veränderungen an der Oberfläche des inneren Kerns im Laufe der Zeit eine plausiblere Erklärung für die seismischen Daten sind.
„Diese Studie interpretiert die seismischen Signale falsch, die durch episodische Veränderungen der inneren Erdkernoberfläche verursacht werden“, sagte Wen in einer E-Mail. Er fügte hinzu, dass die Idee, dass sich der innere Kern unabhängig von der Oberfläche dreht, „eine widersprüchliche Erklärung für die seismischen Daten liefert, selbst wenn wir davon ausgehen, dass es wahr ist“.
Geowissenschaftler sind sich einig, dass viele der anfänglichen Vorstellungen über das Verhalten des Kerns komplizierter geworden sind, je mehr Daten gesammelt wurden.
„Letztendlich denke ich nicht, dass komplizierte Dinge ein Problem in den Geowissenschaften sind“, sagte Elizabeth Day, Geophysikerin am Imperial College London, in einer E-Mail. „Wir wissen, dass die Oberfläche unseres Planeten komplex ist … daher ist es vernünftig anzunehmen, dass auch das tiefe Innere kompliziert ist! Um definitiv sagen zu können, wie sich der innere Kern relativ zu den äußeren Schichten des Planeten dreht, müssen wir so viele Daten wie möglich sammeln.“
Der Einsatz dieser wissenschaftlichen Debatte ist zum Teil hoch, weil der Kern ein Rätsel ist, das ungelöst so verlockend nahe an der Heimat lauert.
„Das wird sich morgen nicht auf den Kartoffelpreis auswirken“, sagte Richards. Aber die Debatte spricht zu tieferen Fragen über die Entstehung der Erde und wie ihre inneren Schichten das Leben auf ihrer Oberfläche unterstützen, etwas, das Studien zur Bewohnbarkeit auf felsigen Planeten, die andere Sterne umkreisen, unterstützen könnte.
„Wenn Sie denken … woraus unser Planet besteht und was seine Geschichte ist“, sagte Richards, „bringt Sie ein tiefes Verständnis des inneren Kerns zu der Frage: ‚Wie haben sich all diese Unterteilungen des Planeten Erde entwickelt?’“
