Wie gefror unser Planetenkern?

Die Entstehung des inneren Erdkerns unserer Erde ist ein ungelöstes Rätsel, das entscheidend von leichtgewichtigen Elementen in seiner eisernen Schmelze abhängt. Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Kohlenstoff eine entscheidende Rolle beim Erstarren des Kerns gespielt haben könnte.

Die Teilung des Erdkerns

Der Erdkern ist in zwei Teile gegliedert: Ein fester Innenkern wird von einem flüssigen Eisen-Nickel-Ozean im äußeren Kern umgeben. Die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Schichten schaffen unser Erdmagnetfeld, das für das Leben auf der Erde unerlässlich ist.

Die Wissenschaft des Gefrierens

Die Frage, wann und wie der innere Erdkern kristallisierte, ist komplex. Einige Studien schlagen vor, dass dieser Prozess schon vor über drei Milliarden Jahren begann, während andere einen flüssigen Zustand bis vor 550 Millionen Jahren für möglich halten.

Ein geheimnisvoller Kern

Die genaue Temperatur, bei der der Innenkern 'ausfriert', ist eng mit seiner unbekannten Zusammensetzung verknüpft. Seismische Daten deuten darauf hin, dass das Eisen im Kern mit leichteren Elementen wie Wasserstoff, Silizium und Kohlenstoff kombiniert sein muss.

Ein neues Modell zur Kristallisation

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Alfred Wilson von der University of Leeds hat ein faszinierendes Computermodell entwickelt. Dabei wurden 100.000 Eisenatome mit verschiedenen Anteilen leichter Elemente untersucht, um zu verstehen, bei welcher Temperatur die Kristallisation einsetzen würde.

Überraschende Ergebnisse

Die Resultate waren erstaunlich: Während Silizium und Schwefel das Erstarren verlangsamten, beschleunigte Kohlenstoff den Prozess erheblich. Eine Mischung mit 3,8 Prozent Kohlenstoff erfordert nur etwa 266 Grad Unterkühlung, während rein Eisenproben um 800 bis 1.000 Grad abgekühlt werden müssten, um zu erstarren.

Kohlenstoff: Ein unerkannter Held

Die Forschungsergebnisse legen nahe, dass der innere Erdkern mehr Kohlenstoff enthält als bisher vermutet, was das frühe Erstarren des Kerns bei relativ niedrigen Temperaturen erklären könnte. Dieses neue Verständnis könnte auch die seismischen Beobachtungen unterstützen, die für den Kohlenstoffgehalt sprechen.

Ein Blick in die Vergangenheit und Zukunft

Obwohl dieses vereinfachte Modell die Komplexität des Erdkerns nur teilweise erfassen kann, beleuchtet es die bisher unterschätzte Rolle leichter Elemente. Wilson betont, dass das Studium des inneren Erdkerns nicht nur unser Wissen über die Erdgeschichte erweitert, sondern uns auch Einblicke in einen Bereich gibt, den wir niemals direkt erreichen können.