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Das meiste Wissen darüber, was sich im Zentrum unseres Planeten befindet, stammt aus der Untersuchung seismischer Wellen, die von Erdbeben ausgehen. Eine sorgfältige Analyse dieser Wellen kann die Zusammensetzung offenbarenvon Gestein und Metall unter der Erdoberfläche.

Eine neue Studie über seismische Wellen, die sich von zwei verschiedenen Erdbeben ausbreiten – an ähnlichen Orten, aber durch eine Lücke von 20 Jahren getrennt – hat Veränderungen aufgedeckt, die im äußeren Kern der Erde stattfinden, der wirbelnden Schicht aus flüssigem Eisen und Nickel zwischen dem Mantel (dem darunter liegenden Gestein). die Oberfläche) und den inneren Kern (die tiefste Schicht).

Der äußere Kern und das darin enthaltene Eisen beeinflussen direkt das Magnetfeld unseres Planeten, das wiederum Schutz vor Weltraum- und Sonnenstrahlung bietet, die sonst ein Leben auf der Erde unmöglich machen würde.

Das macht das Verständnis des äußeren Kerns und seiner Entwicklung im Laufe der Zeit von entscheidender Bedeutung. Die Daten, die von vier seismischen Wellenmonitoren bei beiden Erdbeben aufgezeichnet wurden, zeigten, dass sich die Wellen des späteren Ereignisses etwa eine Sekunde schneller fortbewegten, als sie dieselbe Region des äußeren Kerns passierten.

„Etwas hat sich auf dem Weg dieser Welle geändert, sodass sie jetzt schneller vorankommen kann“,  sagt die Geowissenschaftlerin Ying Zhou  von der Virginia Tech. „Das Material, das vor 20 Jahren da war, ist nicht mehr da.“

„Das ist ein neues Material, und es ist leichter. Diese Lichtelemente bewegen sich nach oben und verändern die Dichte in der Region, in der sie sich befinden.“

Die hier analysierten Wellentypen sind SKS-Wellen: Sie passieren den Mantel als  Scherwellen  (das S), dann in den äußeren Kern als  Kompressionswellen  (das K), dann auf der anderen Seite heraus und wieder zurück durch den Mantel als stärkere Scherung Wellen (das zweite S). Der Zeitpunkt dieser Reise kann aufschlussreich sein.

Die beiden Erdbeben ereigneten sich in der Nähe der Kermadec-Inseln im Südpazifik – das erste im Mai 1997 und das zweite im September 2018, was den Forschern die einzigartige Gelegenheit bot, zu sehen, wie sich der Erdkern im Laufe der Zeit verändert haben könnte.

Die Konvektion, die im flüssigen Eisen des äußeren Kerns der Erde auftritt, wenn es auf dem inneren Kern kristallisiert, erzeugt fließende elektrische Ströme, die das Magnetfeld um uns herum steuern. Die Beziehung zwischen dem äußeren Kern und dem Magnetfeld der Erde ist jedoch nicht vollständig verstanden – vieles davon basiert auf hypothetischen Modellen.

„Wenn Sie sich den geomagnetischen Nordpol ansehen, bewegt er sich derzeit mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Kilometern pro Jahr“,  sagt Zhou . „Es bewegt sich weg von Kanada und in Richtung Sibirien. Das Magnetfeld ist nicht jeden Tag gleich. Es verändert sich.“

„Da sie sich ändert, vermuten wir auch, dass sich die Konvektion im äußeren Kern mit der Zeit ändert, aber es gibt keine direkten Beweise. Wir haben es noch nie gesehen.“

Diese neue Studie – und möglicherweise zukünftige Studien wie diese – könnte nützliche Einblicke in die genauen Veränderungen des äußeren Kerns und seiner Konvektion liefern. Die hier festgestellten Änderungen sind zwar nicht riesig, aber je mehr wir wissen, desto besser.

In diesem Fall schlägt Zhou vor, dass seit 1997 leichtere Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff im äußeren Kern freigesetzt wurden. Dies entspricht einer Dichtereduktion von etwa 2–3 Prozent und einer Konvektionsströmungsgeschwindigkeit von etwa 40 Kilometern (25 Meilen) pro Stunde, gemäß dem veröffentlichten Papier.

Derzeit gibt es weltweit 152 Stationen des Global Seismographic Network, die seismische Wellen in Echtzeit überwachen. Obwohl wir den Ort oder den Zeitpunkt von Erdbeben nicht kontrollieren können, können wir sicherstellen, dass so viele Daten wie möglich darüber protokolliert werden.

„Wir können es jetzt sehen“,  sagt Zhou . „Wenn wir es anhand von seismischen Wellen sehen können, könnten wir in Zukunft seismische Stationen einrichten und diesen Fluss überwachen.“


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