Schematischer Erdkern-Aufbau
Mysteriöse “Blobs” im Erdinneren stabilisieren unser Magnetfeld
Tief im Inneren der Erde befinden sich 2 kontinentgroße Gesteins-Blobs. Diese „Big LOwer-mantle Basal Structures“ (kurz: Blobs) liegen jeweils 2.900 Kilometer unter dem Pazifischen Ozean sowie Afrika und dem Atlantik.
Obwohl ihre Existenz bereits seit vielen Jahren bekannt ist, weiß man über ihre Auswirkungen auf die Erde noch wenig. Forscher der Universität Liverpool haben jetzt herausgefunden, dass die Blobs das Magnetfeld der Erde beeinflussen. Bisher war das lediglich eine Mutmaßung.
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Aufbau der Erde: Fester innerer Erdkern (5.100-6.371 km) ist vom äußeren Erdkern (2.900 - 5.100 km) umschlossen. Der äußere Erdkern besteht aus einer Eisen-Nickel-Schmelze und ist flüssig. Daran schließt der Erdmantel (660 - 2.900 km) an. Die Blobs liegen an der Grenze zwischen dem unteren Mantel und dem äußeren Erdkern.
© USC Graphic/Edward Sotelo
Dafür analysierten sie antike Magnetdaten. Die sind in uralten Gesteinsproben gespeichert und enthalten Informationen über die Richtung des Erdmagnetfelds zu dem Zeitpunkt, an dem das Gestein abkühlte. So konnten die Forscher nachvollziehen, wie sich das Magnetfeld der Erde in den vergangenen 260 Millionen Jahren verändert hat.
Blobs als Hitzebarriere
Zusätzlich führten sie Computersimulationen dazu durch, wie sich das flüssige Eisen im äußeren Erdkern bewegt und wie dort elektrische Ströme entstehen. Das glichen sie mit den Gesteins-Daten ab.
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Das heiße Eisen versucht, Wärme nach oben abzugeben. Die Simulation zeigte aber, dass die Blobs den Wärmefluss vom Erdinneren nach außen verhindern. Sie wirken also wie eine Hitzebarriere und sind deshalb deutlich heißer als ihre Umgebung.
Die Blobs (rot) sind deutlich heißer als die Räume zwischen ihnen (blau). Links sieht man die Computersimulationen, rechts das tatsächliche Magnetfeld
© Andy Biggin/CC BY-SA
Wärmetausch stabilisiert Magnetfeld
Da der Wärmeaustausch verhindert wird, bewegt sich das Eisen unter den Blobs kaum. In den Bereichen zwischen den Blobs kann das Eisen aber abkühlen. Das kühlere Material sinkt dann ins Innere der Erde ab, erhitzt sich dort wieder und steigt erneut auf.
Durch diesen Prozess, den sogenannten „Geodynamo“, wird das Magnetfeld der Erde aufrechterhalten. Da die Blobs in Äquatornähe liegen, kann das Magnetfeld frei zwischen Nord- und Südpol fließen. Sie „verankern“ das Magnetfeld und geben ihm die Form, die uns heute bekannt ist. Dadurch wurde es über Millionen von Jahren stabilisiert.
Ohne Wärmeleitung wäre die Erde "magnetisch tot"
„Ohne dieses massive interne Wärmeleitsystem zwischen Kern und Mantel und schließlich durch die Erdkruste, würde die Erde aussehen wie unsere Nachbarn Mars und Venus: magnetisch tot“, schreibt Forschungsleiter Andrew Biggin bei The Conversation.
Auch wenn es noch viele offene Fragen gibt, z.B. wie die Blobs entstanden sind und wie sie sich zusammensetzen, bringt die Studie wichtige neue Erkenntnisse. „Wir haben ihnen viel zu verdanken“, so Biggin. Die Studie erschien im Fachmagazin nature.
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