Der Erdkern ist wirklich fest

Detailgenaue Analysen von Erdbebenwellen bestätigen, dass sich inmitten der Erde tatsächlich ein fester Eisenblock befindet.

Bristol (Großbritannien) – Seit 1936 die dänische Seismologin Inge Lehmann erste Hinweise auf einen festen Erdkern gefunden hatte, wurde diese Annahme nie ernsthaft in Frage gestellt. Immer mehr Indizien häuften sich seitdem an, doch direkte Beweise konnten die Geophysiker nicht liefern. Zwei britische Wissenschaftler stopfen diese Wissenslücke nun mit einer sehr detaillierten Analyse von Erdbebenwellen und veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift „Nature“.

„Wir präsentieren zwei Beobachtungen von Scherwellen im inneren Erdkern bei hohen Frequenzen“, berichten James Wookey und George Helffrich vom Department of Earth Sciences der University of Bristol. Die besten Daten, die auf einen festen Erdkern ab 5150 Kilometer Tiefe schließen lassen, lieferte ein Erdbeben mit der Magnitude 7,0 am 22. Februar 2006 in Mosambik. Von dort liefen Kompressions- und Scherwellen durch den gesamten Globus, um tausende Kilometer entfernt mit den 703 hochempfindlichen Bohrlochseismometern des japanischen Detektornetzwerks Hi-Net aufgezeichnet zu werden.

So schwach die Signale auch waren, konnten Wookey und Helffrich aus ihnen schlüssige Beweise für einen festen Erdkern herauslesen. Wichtig ist dazu die Unterscheidung zwischen Kompressions- und Scherwellen im Frequenzbereich zwischen 0,2 und 0,4 Hertz. Beide Wellenarten können sich in festen Körpern ausbreiten, aber nur Kompressionswellen durchdringen auch Flüssigkeiten. Nun zeigten die Seismogramme eindeutig, dass sich inmitten der Erde Scherwellen auf ihrem Weg vom Epizentrum bis zum Detektor ausbreiteten. Somit muss hier ein fester Körper existieren.

Einen weiteren Hinweis lieferte die Aufspaltung in zwei unterschiedlich schnelle Scherwellen, die sieben Sekunden voneinander getrennt nachgewiesen werden konnten. Das lässt auf einen anisotropen, elastische Körper im Erdkern schließen. So beweist die Analyse nicht nur, dass der Erdkern tatsächlich fest ist, sondern lässt auch Schlüsse auf den Aufbau des Erdkerns zu. In Kombination mit Laboruntersuchungen kann so bestimmt werden, wie unter den hohen Drücken im Erdkern flüssiges Eisen zu hexagonalen oder in kubischen Kristallstrukturen erstarrt.

„Wookey und Helffrich könnten ein neues Fenster in das Dunkel des Erdkerns geöffnet haben. Solche Analysen haben eine großartige Zukunft“, beurteilt Kenneth C. Craeger diese jüngsten Ergebnisse. Mit weiteren Messungen der Scherwellen-Ausbreitung nach starken Erdbeben kann mit noch genaueren Daten über den kristallinen Aufbau des festen Eisenkerns gerechnet werden.

Jan Oliver Löfken

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  James Wookey und George Helffrich, Inner-core shear-wave anisotropy and texture from an observation of PKJKP waves, Nature 454, 873 (2008).
  http://dx.doi.org/10.1038/nature07131
• Kommentar:
  Kenneth C. Craeger, Solid evidence in the inner core, Nature 454, 833 (2008).
  http://dx.doi.org/10.1038/454833a
• University of Bristol:
  http://www.bristol.ac.uk
• Department of Earth Sciences:
  http://www.gly.bris.ac.uk
• Hi-Net Seismic Network, Japan:
  http://www.hinet.bosai.go.jp