Exotische Mischung aus festem Eisengitter mit mobilen Ionen könnte Anomalien erklären
Exotischer Materiezustand: Der innere Erdkern besteht möglicherweise nicht nur aus festem Eisen, sondern ist superionisch – fest und flüssig zugleich. In diesem exotischen Zustand bewegen sich leichtere Elemente wie Kohlenstoff, Schwefel oder Wasserstoff wie eine Flüssigkeit durch das feste Gitter des Eisens. Dies könnte erklären, warum der innere Erdkern weicher ist als er sein dürfte, wirft aber auch ein neues Licht auf dessen Struktur und Verhalten, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ erklären.
Der feste innere Erdkern ist der extremste und gleichzeitig rätselhafteste Ort auf unserem Planeten. Denn woraus diese Kugel genau besteht, welche Struktur sie hat und wann dieser innere Kern auskristallisierte, ist bislang weitgehend ungeklärt. Seismische Messungen deuten zudem darauf hin, dass das Zentrum unseres Planeten weicher ist als es sein dürfte – möglicherweise, weil das Eisen mehr leichtere Elemente wie Wasserstoff enthält als lange angenommen.
Welche Rolle spielen die leichten Elemente?
Eine Erklärung für die Anomalien des inneren Erdkerns könnten nun Forscher um Yu He von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gefunden haben. Für ihre Studie hatten sie untersucht, wie sich Eisen mit einer geringen Beimischung leichterer Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff unter den Bedingungen des Erdkerns verhalten. Dafür setzen sie Proben der verschiedenen Legierungen in einer molekulardynamischen Simulation einem Druck von bis zu 360 Gigapascal und ansteigenden Temperatur bis gut 6.000 Kelvin aus.
Es zeigte sich: „Bei niedrigeren Temperaturen unter 3.000 Kelvin werden die leichteren Elemente im Eisengitter kaum deplatziert und vibrieren einfach nur an ihren Gitterpositionen“, berichtet das Team. „Das belegt, dass das Material unter diesen Bedingungen noch ein normaler Feststoff ist.“ Allerdings ist der innere Erdkern deutlich heißer – weshalb He und seine Kollegen ihre Legierungen noch weiter aufheizten. Mehr erfahren…
