Rätselhafte Donut-Struktur bremst seismische Wellen in der Erde aus

Forscher haben eine donut-förmige Struktur im Erdinneren entdeckt. Sie erstreckt sich parallel zum Äquator und befindet sich an der äußeren Grenze des Erdkerns. 

Der Erdkern besteht aus 2 Schichten: dem inneren, festen Kern und einer äußeren, flüssigen Schicht. Um den Kern erstreckt sich der Erdmantel. Die neu entdeckte Schicht befindet sich an der Grenze zwischen dem äußeren Kern und dem Mantel und hat die Form eines Donuts.

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Seismische Wellen um 2 Prozent langsamer

"Wir wissen nicht genau, wie dick dieser Donut ist, aber wir gehen davon aus, dass er sich ein paar Hundert Kilometer zwischen Mantel und Kern erstreckt", sagt Studienautor Hrvoje Tkalčić von der Australian National University (ANU) in einem Statement. Die dort gemessenen seismischen Wellen sind um 2 Prozent langsamer als jene im Rest des flüssigen äußeren Kerns. 

Statt mit traditionellen Erdbebenmessungen konnten die Forscher die Region anhand von Vergleichswerten finden. Dazu analysierten sie die seismischen Wellen Stunden nachdem ein Erdbeben verzeichnet wurde. "Indem wir die Geometrie der Wellenpfade und wie sie den Kern durchqueren nachvollziehen, konnten wir ihre Laufzeiten durch die Erde rekonstruieren. Wir haben entdeckt, dass die neu entdeckte Region niedrigere seismische Geschwindigkeiten aufweist", sagt Tkalčić. 

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Hohe Silizium- und Sauerstoff-Konzentration 

Der äußere Kern besteht hauptsächlich aus flüssigem Eisen und Nickel. Laut den Forscher deutet ihre Entdeckung darauf hin, dass sich in der Region eine hohe Konzentration leichter chemischer Elemente wie Silizium und Sauerstoff befindet. Sie dürften die seismischen Wellen ausbremsen. 

Wie Tkalčić in einem Beitrag bei The Conversation erklärt, dürften diese chemischen Elemente aus dem inneren Kern stammen. Dass sie sich am Äquator konzentrieren, könnte daran liegen, dass dort mehr Hitze vom äußeren Kern an den Erdmantel abgegeben wird. 

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Neue Erkenntnisse über Erdmagnetfeld

Zudem bewegt sich die Flüssigkeit in langen, vertikalen Wirbeln, wie riesige Wasserspeier. Durch die Bewegung dieser elektrisch leitenden Flüssigkeiten wird das Magnetfeld der Erde aufrechterhalten. 

Die Entdeckung könnte neue Erkenntnisse über die Entstehung des Erdmagnetfelds liefern. So könnte das neue Wissen Aufschluss darüber geben, wie das Magnetfeld mit der Zeit seine Intensität und Richtung ändert. Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachmagazin Science Advances veröffentlicht.