Das Bild des Erdaufbaus muss wohl neu gezeichnet werden. Waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bislang davon ausgegangen, dass sich die Erde aus vier verschiedenen Schichten aufbaut, nehmen sie nun als recht sicher an, dass es eine weitere Schicht geben muss.

Neben der Kruste, dem Erdmantel, dem äußeren und dem inneren Kern scheint es innerhalb des inneren Kerns etwas zu geben, das die Seismologen der ANU als innersten inneren Kern bezeichnen. Dabei soll es sich um eine massive „Metallkugel“ mit einer Ausdehnung von 650 Kilometern handeln.

Die Messung der unterschiedlichen Geschwindigkeiten, mit denen seismische Wellen in den Erdkern eindringen und ihn durchqueren, lassen laut einer neuen Studie, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, kaum einen anderen Schluss zu. Völlig überraschend ist die Erkenntnis indes nicht.

„Die Existenz einer inneren Metallkugel innerhalb des inneren Kerns, des innersten Kerns, wurde vor etwa 20 Jahren vermutet. Wir liefern nun eine weitere Beweislinie, um die Hypothese zu belegen“, erläutert ANU-Studienleiter Thanh-Son Phạm.

Für seinen Ko-Autor, Professor Hrvoje Tkalčić, hat die Entdeckung vor allem die Bedeutung, „uns mehr über die Vergangenheit und die Entwicklung unseres Planeten“ zu sagen: „Dieser innere Kern ist wie eine Zeitkapsel der Entwicklungsgeschichte der Erde – er ist eine versteinerte Aufzeichnung, die als Tor zu den Ereignissen der Vergangenheit unseres Planeten dient. Ereignisse, die sich auf der Erde vor Hunderten von Millionen bis Milliarden von Jahren abgespielt haben.“

Um ihre Entdeckung abzusichern, analysierten die Forschenden die Daten von etwa 200 Erdbeben der Stärke sechs und mehr aus dem letzten Jahrzehnt. Dabei schauten sie vorrangig auf jene durch Erdbeben ausgelösten seismischen Wellen, die direkt durch den Erdmittelpunkt laufen und auf der dem Auslöser des Erdbebens gegenüberliegenden Seite des Globus wieder austreten. Von dort aus wandern sie zurück zur Quelle des Bebens.

Vereinfacht können wir uns diesen Vorgang als vergleichbar mit einem Ping-Pong-Ball, der hin- und herspringt, vorstellen. Das war auch bisher schon bekannt. Allerdings reichte die Messgenauigkeit älterer Instrumente nicht für die nun gewonnenen Erkenntnisse.

„Durch die Entwicklung einer Technik zur Verstärkung der Signale, die von dicht besiedelten Seismographen-Netzwerken aufgezeichnet werden, haben wir zum ersten Mal seismische Wellen beobachtet, die bis zu fünfmal entlang des Erddurchmessers hin- und herhüpfen. Frühere Studien haben nur ein einziges antipodisches Hin- und Herspringen dokumentiert“, so Phạm.

Konkret untersuchten die Forschenden die Anisotropie der Eisen-Nickel-Legierung, aus der das Innere des Erdkerns besteht. Der Begriff Anisotropie beschriebt die Beschleunigung oder Verlangsamung der seismischen Wellen durch das Material des Erdinneren.

Die Effekte deuten auf eine unterschiedliche Anordnung der Eisenatome im Erdkern hin. Dabei scheint die kristallisierte Struktur im innersten Bereich des Erdkerns anders zu sein als in der äußeren Schicht. Dies könnte erklären, warum sich die Wellen beim Eindringen in das Innerste des Kerns je nach Eintrittswinkel beschleunigen oder verlangsamen.

„Es gibt noch viele unbeantwortete Fragen über den innersten Erdkern, der das Geheimnis der Entstehung unseres Planeten lüften könnte“, dämpft Professor Tkalčić die Erwartungen an die Aussagekraft der Entdeckung seines Teams.