Unser Planet Erde ist geschichtet aufgebaut und besteht aus drei Hauptteilen: Erdkruste, Erdmantel und Erdkern. Was ist der Mittelpunkt der Erde? Kern. Die Tiefe des Kerns beträgt 2900 km und der Durchmesser etwa 3,5 Tausend km. Im Inneren herrscht ein monströser Druck von 3 Millionen Atmosphären und eine unglaublich hohe Temperatur – 5000°C. Es dauerte mehrere Jahrhunderte, bis Wissenschaftler herausfanden, was sich im Zentrum der Erde befand. Sogar Moderne Technologie konnte nicht tiefer als zwölftausend Kilometer vordringen. Das tiefste Bohrloch befindet sich in Kola-Halbinsel, hat eine Tiefe von 12.262 Metern. Es ist weit vom Mittelpunkt der Erde entfernt.

Geschichte der Entdeckung des Erdkerns

Einer der ersten, der das Vorhandensein eines Kerns im Zentrum des Planeten vermutete, war Ende des 18. Jahrhunderts der englische Physiker und Chemiker Henry Cavendish. Mithilfe physikalischer Experimente berechnete er die Masse der Erde und ermittelte anhand ihrer Größe die durchschnittliche Dichte der Substanz unseres Planeten – 5,5 g/cm3. Es stellte sich heraus, dass die Dichte bekannter Gesteine ​​und Mineralien in der Erdkruste etwa halb so hoch war. Dies führte zu der logischen Annahme, dass es im Mittelpunkt der Erde eine Fläche mehr gibt dichte Materie- Kern.

Im Jahr 1897 konnte der deutsche Seismologe E. Wichert, der den Durchgang seismologischer Wellen durch das Erdinnere untersuchte, die Annahme eines Kerns bestätigen. Und 1910 bestimmte der amerikanische Geophysiker B. Gutenberg die Tiefe seines Standorts. Anschließend wurden Hypothesen über den Prozess der Kernbildung geboren. Es wird angenommen, dass er durch die Ablagerung schwererer Elemente zum Zentrum hin entstanden ist und die Substanz des Planeten zunächst homogen (gasförmig) war.

Woraus besteht der Kern?

Es ist ziemlich schwierig, eine Substanz zu untersuchen, von der keine Probe entnommen werden kann, um ihre physikalischen und chemischen Parameter zu untersuchen. Wissenschaftler müssen nur aufgrund indirekter Beweise das Vorhandensein bestimmter Eigenschaften sowie die Struktur und Zusammensetzung des Kerns annehmen. Die Untersuchung der Ausbreitung seismischer Wellen war besonders hilfreich bei der Untersuchung der inneren Struktur der Erde. Seismographen an vielen Punkten der Erdoberfläche zeichnen die Geschwindigkeit und Art der vorbeiziehenden seismischen Wellen auf, die durch Erschütterungen der Erdkruste entstehen. All diese Daten ermöglichen eine Beurteilung der inneren Struktur der Erde, einschließlich ihres Kerns.

Derzeit gehen Wissenschaftler davon aus, dass der zentrale Teil des Planeten heterogen ist. Was befindet sich im Mittelpunkt der Erde? Der an den Mantel angrenzende Teil ist der flüssige Kern, der aus geschmolzener Materie besteht. Offenbar enthält es eine Mischung aus Eisen und Nickel. Wissenschaftler kamen auf der Grundlage von Forschungen auf diese Idee Eisenmeteoriten, das sind Teile von Asteroidenkernen. Andererseits weisen die resultierenden Eisen-Nickel-Legierungen eine höhere Dichte auf als die erwartete Kerndichte. Daher neigen viele Wissenschaftler zu der Annahme, dass sich im Erdmittelpunkt, dem Erdkern, leichtere Stoffe befinden chemische Elemente.

Geophysiker erklären die Existenz des Planeten mit dem Vorhandensein eines flüssigen Kerns und der Rotation des Planeten um seine eigene Achse. Magnetfeld. Es ist bekannt, dass bei Stromfluss ein elektromagnetisches Feld um einen Leiter entsteht. Die an den Mantel angrenzende geschmolzene Schicht dient als solch ein riesiger stromführender Leiter.

Innere Der Kern ist trotz der Temperatur von mehreren tausend Grad eine feste Substanz. Dies liegt daran, dass der Druck im Zentrum des Planeten so hoch ist, dass heiße Metalle fest werden. Einige Wissenschaftler vermuten, dass der feste Kern aus Wasserstoff besteht, der unter dem Einfluss von unglaublichem Druck und enormer Temperatur metallisch wird. Daher wissen selbst Geophysiker immer noch nicht genau, wo der Mittelpunkt der Erde liegt. Aber wenn wir das Problem aus mathematischer Sicht betrachten, können wir sagen, dass der Mittelpunkt der Erde etwa 6378 km entfernt ist. von der Oberfläche des Planeten.

Durch das enge Zusammendrücken beider Substanzen mithilfe von Diamanten gelang es den Wissenschaftlern, geschmolzenes Eisen durch das Silikat zu pressen. „Dieser Druck verändert die Wechselwirkungseigenschaften von Eisen mit Silikaten erheblich“, sagt Mao. - Bei hohem Druck entsteht ein „schmelzendes Netzwerk“.

Dies könnte darauf hindeuten, dass das Eisen über Millionen von Jahren nach und nach durch das Erdgestein gerutscht ist, bis es den Kern erreicht hat.

An dieser Stelle fragen Sie sich vielleicht: Woher wissen wir eigentlich, wie groß der Kernel ist? Warum glauben Wissenschaftler, dass es 3000 Kilometer entfernt beginnt? Es gibt nur eine Antwort: Seismologie.

Wenn ein Erdbeben auftritt, sendet es Schockwellen über den ganzen Planeten. Seismologen zeichnen diese Schwingungen auf. Es ist, als würden wir mit einem riesigen Hammer auf eine Seite des Planeten schlagen und dem Lärm auf der anderen Seite lauschen.

„In den 1960er Jahren gab es in Chile ein Erdbeben, das uns bescherte große Menge Daten“, sagt Redfern. „Jede seismische Station rund um die Erde hat die Erschütterungen dieses Erdbebens aufgezeichnet.“

Je nachdem, welchen Weg diese Schwingungen nehmen, passieren sie verschiedene Teile der Erde, und das beeinflusst, welchen „Klang“ sie am anderen Ende erzeugen.

Schon früh in der Geschichte der Seismologie stellte sich heraus, dass einige Schwingungen fehlten. Es wurde erwartet, dass diese „S-Wellen“ am anderen Ende der Erde zu sehen wären, nachdem sie an einem Ende entstanden waren, aber sie wurden nicht gesehen. Der Grund dafür ist einfach. S-Wellen hallen durch festes Material wider und können sich nicht durch Flüssigkeit ausbreiten.

Sie müssen im Zentrum der Erde auf etwas Geschmolzenes gestoßen sein. Durch die Kartierung der Pfade der S-Wellen kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass Gesteine ​​in einer Tiefe von etwa 3.000 Kilometern flüssig werden. Dies deutet auch darauf hin, dass der gesamte Kern geschmolzen ist. Aber Seismologen hatten in dieser Geschichte noch eine weitere Überraschung.


In den 1930er Jahren entdeckte die dänische Seismologin Inge Lehman, dass eine andere Art von Welle, P-Wellen, unerwartet den Kern passierte und auf der anderen Seite des Planeten entdeckt wurde. Es folgte sofort die Annahme, dass der Kern in zwei Schichten geteilt sei. Der „innere“ Kern, der 5.000 Kilometer tiefer beginnt, war solide. Nur der „äußere“ Kern wird geschmolzen.

Lehmans Idee wurde 1970 bestätigt, als empfindlichere Seismographen zeigten, dass P-Wellen tatsächlich durch den Kern wanderten und in einigen Fällen in bestimmten Winkeln von ihm reflektiert wurden. Es ist keine Überraschung, dass sie auf der anderen Seite des Planeten landen.

Es sind nicht nur Erdbeben, die Schockwellen durch die Erde schicken. Tatsächlich haben Seismologen der Entwicklung von Atomwaffen viel zu verdanken.

Eine Atomexplosion erzeugt auch Wellen am Boden, weshalb sich Staaten bei Atomwaffentests an Seismologen wenden, um Hilfe zu erhalten. Zur Zeit kalter Krieg Dies war äußerst wichtig, weshalb Seismologen wie Lehman große Unterstützung erhielten.

Die konkurrierenden Länder lernten gegenseitig die nuklearen Fähigkeiten kennen, und gleichzeitig erfuhren wir immer mehr über den Erdkern. Zur Erkennung wird immer noch die Seismologie eingesetzt nukleare Explosionen Heute.


Jetzt können wir uns ein grobes Bild vom Aufbau der Erde machen. Es gibt einen geschmolzenen äußeren Kern, der etwa in der Mitte des Planeten beginnt, und darin befindet sich ein fester innerer Kern mit einem Durchmesser von etwa 1.220 Kilometern.

Das macht die Fragen nicht weniger, insbesondere zum Thema des inneren Kerns. Wie heiß ist es zum Beispiel? Das herauszufinden war nicht so einfach, und Wissenschaftler rätseln schon seit langem, sagt Lidunka Vokadlo vom University College London im Vereinigten Königreich. Da wir dort kein Thermometer unterbringen können, besteht die einzige Möglichkeit darin, den erforderlichen Druck in einer Laborumgebung zu erzeugen.


Unter normalen Bedingungen schmilzt Eisen bei einer Temperatur von 1538 Grad

Im Jahr 2013 erstellte eine Gruppe französischer Wissenschaftler die bislang beste Schätzung. Sie setzten reines Eisen einem halb so großen Druck aus wie im Kern und begannen von dort aus. Der Schmelzpunkt von reinem Eisen im Kern liegt bei etwa 6230 Grad. Das Vorhandensein anderer Materialien kann den Schmelzpunkt leicht senken, bis zu 6000 Grad. Aber es ist immer noch heißer als die Oberfläche der Sonne.

Wie eine Art Ofenkartoffel bleibt der Erdkern dank der Hitze, die bei der Entstehung des Planeten übrig geblieben ist, heiß. Außerdem entzieht es der Reibung, die bei der Bewegung entsteht, Wärme. dichte Materialien sowie der Zerfall radioaktiver Elemente. Alle Milliarde Jahre kühlt es sich um etwa 100 Grad Celsius ab.

Die Kenntnis dieser Temperatur ist nützlich, da sie die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der sich Vibrationen durch den Kern ausbreiten. Und das ist praktisch, denn diese Schwingungen haben etwas Seltsames. P-Wellen breiten sich überraschend langsam durch den inneren Kern aus – langsamer, als wenn er aus reinem Eisen bestünde.

„Die Wellengeschwindigkeiten, die Seismologen bei Erdbeben gemessen haben, sind viel geringer als das, was Experimente oder Computerberechnungen zeigen“, sagt Vokadlo. „Niemand weiß bisher, warum das so ist.“

Offenbar ist dem Eisen noch ein anderes Material beigemischt. Möglicherweise Nickel. Wissenschaftler berechneten jedoch, wie seismische Wellen eine Eisen-Nickel-Legierung durchdringen sollten, konnten die Berechnungen jedoch nicht mit den Beobachtungen in Einklang bringen.

Vokadlo und ihre Kollegen prüfen nun die Möglichkeit, dass im Kern weitere Elemente wie Schwefel und Silizium vorhanden sein könnten. Bisher ist es niemandem gelungen, eine Theorie über die Zusammensetzung des inneren Kerns aufzustellen, die alle zufriedenstellen würde. Aschenputtel-Problem: Der Schuh passt niemandem. Vokadlo versucht, am Computer mit inneren Kernmaterialien zu experimentieren. Sie hofft, eine Kombination aus Materialien, Temperaturen und Drücken zu finden, die seismische Wellen im richtigen Maße verlangsamt.


Sie sagt, das Geheimnis könnte in der Tatsache liegen, dass der innere Kern fast am Schmelzpunkt sei. Dadurch können die genauen Eigenschaften des Materials von denen abweichen, die völlig dazugehören würden solide. Es könnte auch erklären, warum sich seismische Wellen langsamer ausbreiten als erwartet.

„Wenn dieser Effekt real ist, könnten wir die Ergebnisse der Mineralphysik mit den Ergebnissen der Seismologie in Einklang bringen“, sagt Vokadlo. „Das können die Leute noch nicht.“

Es gibt immer noch viele Rätsel rund um den Erdkern, die noch gelöst werden müssen. Da Wissenschaftler jedoch nicht in der Lage sind, in diese unvorstellbaren Tiefen vorzudringen, gelingt ihnen das Kunststück, herauszufinden, was Tausende von Kilometern unter uns liegt. Es ist äußerst wichtig, die verborgenen Prozesse im Erdinneren zu untersuchen. Die Erde verfügt über ein starkes Magnetfeld, das durch ihren teilweise geschmolzenen Kern erzeugt wird. Die ständige Bewegung des geschmolzenen Kerns erzeugt elektrischer Strom im Inneren des Planeten und erzeugt wiederum ein Magnetfeld, das weit in den Weltraum reicht.

Dieses Magnetfeld schützt uns vor schädlicher Sonnenstrahlung. Wenn der Erdkern nicht so wäre, wie er ist, gäbe es kein Magnetfeld und wir würden ernsthaft darunter leiden. Es ist unwahrscheinlich, dass irgendjemand von uns den Kern mit eigenen Augen sehen kann, aber es ist gut zu wissen, dass er da ist.

Es hat eine besondere Zusammensetzung, die sich von der Zusammensetzung der es bedeckenden Erdkruste unterscheidet. Daten zur chemischen Zusammensetzung des Erdmantels wurden auf der Grundlage von Analysen der tiefsten magmatischen Gesteine ​​gewonnen, die durch starke tektonische Hebungen unter Abtrag von Mantelmaterial in die oberen Erdhorizonte gelangten. Zu diesen Gesteinen gehören ultramafische Gesteine ​​– Dunite, Peridotite, die in vorkommen Gebirgssysteme. Felsen der St. Paul Islands im Mittelteil Atlantischer Ozean gehören nach allen geologischen Daten zum Mantelmaterial. Zum Mantelmaterial gehören auch Gesteinsfragmente, die von sowjetischen ozeanografischen Expeditionen vom Boden gesammelt wurden Indischer Ozean in der Region des Indischen Ozeans. Was die mineralogische Zusammensetzung des Erdmantels betrifft, sind hier aufgrund des zunehmenden Drucks erhebliche Veränderungen von den oberen Horizonten bis zur Erdmantelbasis zu erwarten. Der obere Mantel besteht überwiegend aus Silikaten (Olivinen, Pyroxenen, Granaten), die bei relativ niedrigen Drücken stabil sind. Der untere Mantel besteht aus Mineralien hoher Dichte.

Der häufigste Bestandteil des Mantels ist Siliziumoxid in Silikaten. Bei hohen Drücken kann sich Siliziumdioxid jedoch in ein dichteres Polymorph umwandeln – Stishovit. Dieses Mineral wurde vom sowjetischen Forscher Stishov gewonnen und nach ihm benannt. Wenn gewöhnlicher Quarz eine Dichte von 2,533 r/cm 3 hat, dann hat Stishovit, der aus Quarz bei einem Druck von 150.000 bar gebildet wird, eine Dichte von 4,25 g/cm 3.

Darüber hinaus sind im unteren Mantel wahrscheinlich dichtere Mineralmodifikationen anderer Verbindungen. Basierend auf dem oben Gesagten kann man vernünftigerweise davon ausgehen, dass gewöhnliche Eisen-Magnesium-Silikate, Olivine und Pyroxene mit zunehmendem Druck in Oxide zerfallen, die einzeln eine höhere Dichte aufweisen als Silikate, die im oberen Erdmantel stabil sind.

Der obere Mantel besteht überwiegend aus eisenhaltigen Magnesiumsilikaten (Olivinen, Pyroxenen). Einige Alumosilikate können sich hier in dichtere Mineralien wie Granate umwandeln. Unterhalb der Kontinente und Ozeane weist der obere Mantel unterschiedliche Eigenschaften und wahrscheinlich auch eine andere Zusammensetzung auf. Man kann nur davon ausgehen, dass der Mantel im kontinentalen Bereich aufgrund der Konzentration dieser Komponente in der Alumosilikatkruste differenzierter ist und weniger SiO 2 aufweist. Unterhalb der Ozeane ist der Mantel weniger differenziert. Im oberen Mantel können dichtere polymorphe Modifikationen von Olivin mit Spinellstruktur usw. auftreten.

Die Übergangsschicht des Mantels ist durch eine konstante Zunahme der Geschwindigkeiten seismischer Wellen mit der Tiefe gekennzeichnet, was auf das Auftreten dichterer polymorpher Modifikationen der Substanz hinweist. Hier treten offensichtlich Oxide von FeO, MgO, GaO, SiO 2 in Form von Wüstit, Periklas, Kalk und Stishovit auf. Ihre Zahl nimmt mit der Tiefe zu, während die Zahl der gewöhnlichen Silikate abnimmt und tiefer als 1000 km nur noch einen unbedeutenden Anteil ausmacht.

Der untere Mantel im Tiefenbereich von 1000–2900 km besteht fast ausschließlich aus dichten Mineralarten – Oxiden, was durch seine hohe Dichte im Bereich von 4,08–5,7 g/cm 3 belegt wird. Unter dem Einfluss von erhöhtem Druck werden dichte Oxide komprimiert, wodurch ihre Dichte weiter zunimmt. Auch im unteren Erdmantel dürfte der Eisengehalt zunehmen.

Der Kern der Erde. Die Frage nach der Zusammensetzung und physikalischen Beschaffenheit des Kerns unseres Planeten ist eines der spannendsten und geheimnisvollsten Probleme der Geophysik und Geochemie. Stimme voll und ganz zu In letzter Zeit Bei der Lösung dieses Problems wurden einige Fortschritte erzielt.

Der riesige zentrale Kern der Erde, der einen inneren Bereich tiefer als 2900 km einnimmt, besteht aus einem großen äußeren Kern und einem kleinen inneren Kern. Laut seismischen Daten hat der äußere Kern die Eigenschaften einer Flüssigkeit. Es überträgt keine transversalen seismischen Wellen. Das Fehlen von Kohäsionskräften zwischen dem Kern und dem unteren Mantel, die Art der Gezeiten im Mantel und in der Kruste, die Besonderheiten der Bewegung der Erdrotationsachse im Weltraum und die Art des Durchgangs seismischer Wellen tiefer als 2900 km weisen darauf hin dass der äußere Kern der Erde flüssig ist.

Einige Autoren gingen davon aus, dass die Zusammensetzung des Kerns für ein chemisch homogenes Modell der Erde Silikat sei, und unter dem Einfluss von hohem Druck gingen die Silikate in einen „metallisierten“ Zustand über und erhielten eine atomare Struktur, in der die äußeren Elektronen geteilt sind. Die oben aufgeführten geophysikalischen Daten widersprechen jedoch der Annahme eines „metallisierten“ Zustands von Silikatmaterial im Erdkern. Insbesondere der fehlende Zusammenhalt zwischen Kern und Mantel kann nicht mit „metallisierten“ harter Kern, was in der Lodochnikov-Ramzai-Hypothese zulässig war. Bei Experimenten mit Silikaten unter hohem Druck wurden sehr wichtige indirekte Daten über den Erdkern gewonnen. Gleichzeitig erreichte der Druck 5 Millionen atm. Mittlerweile beträgt der Druck im Erdmittelpunkt 3 Millionen atm und an der Grenze des Erdkerns etwa 1 Million atm. So gelang es experimentell, die in den Tiefen der Erde herrschenden Drücke zu blockieren. In diesem Fall wurde für Silikate nur eine lineare Kompression ohne Sprung und Übergang in einen „metallisierten“ Zustand beobachtet. Darüber hinaus können Silikate bei hohen Drücken im Tiefenbereich von 2900–6370 km nicht wie Oxide in flüssigem Zustand vorliegen. Ihr Schmelzpunkt steigt mit zunehmendem Druck.

Hinter letzten Jahren Es liegen sehr interessante Forschungsergebnisse zum Einfluss von sehr vor hohe Drückeüber den Schmelzpunkt von Metallen. Es stellte sich heraus, dass eine Reihe von Metallen bei hohen Drücken (300.000 atm und mehr) bei relativ niedrigen Temperaturen in einen flüssigen Zustand übergehen. Nach einigen Berechnungen sollte eine Eisenlegierung mit einer Beimischung von Nickel und Silizium (76 % Fe, 10 % Ni, 14 % Si) in einer Tiefe von 2900 km unter dem Einfluss von hohem Druck bereits bei a in flüssigem Zustand sein Temperatur von 1000 °C. Aber die Temperatur in diesen Tiefen dürfte nach konservativsten Schätzungen der Geophysiker deutlich höher sein.

Angesichts moderner Daten aus der Geophysik und Hochdruckphysik sowie Daten aus der Kosmochemie, die auf die führende Rolle von Eisen als dem am häufigsten vorkommenden Metall im Weltraum hinweisen, sollte daher davon ausgegangen werden, dass der Erdkern hauptsächlich aus Flüssigkeit besteht Eisen mit einer Beimischung von Nickel. Berechnungen des amerikanischen Geophysikers F. Birch ergaben jedoch, dass die Dichte des Erdkerns bei den im Erdkern herrschenden Temperaturen und Drücken um 10 % geringer ist als die der Eisen-Nickel-Legierung. Daraus folgt, dass der metallische Kern der Erde eine erhebliche Menge (10–20 %) irgendeiner Art von Licht enthalten muss. Von allen leichtesten und häufigsten Elementen sind Silizium (Si) und Schwefel (S) die wahrscheinlichsten. Das Vorhandensein des einen oder anderen kann das Beobachtete erklären physikalische Eigenschaften Erdkern. Daher ist die Frage, ob Silizium oder Schwefel eine Beimischung des Erdkerns ist, umstritten und hängt mit der tatsächlichen Entstehung unseres Planeten zusammen.

A. Ridgwood ging 1958 davon aus, dass der Erdkern Silizium als leichtes Element enthält, und argumentierte, dass elementares Silizium in einer Menge von mehreren Gewichtsprozent in der Metallphase einiger reduzierter chondritischer Meteoriten (Enstatite) vorkommt. Es gibt jedoch keine weiteren Argumente für das Vorhandensein von Silizium im Erdkern.

Die Annahme, dass sich Schwefel im Erdkern befindet, ergibt sich aus einem Vergleich seiner Verteilung im chondritischen Material von Meteoriten und im Erdmantel. So zeigt ein Vergleich der elementaren Atomverhältnisse einiger flüchtiger Elemente in der Krusten-Mantel-Mischung und in Chondriten einen starken Schwefelmangel. Im Mantel- und Krustenmaterial ist die Schwefelkonzentration drei Größenordnungen niedriger als im durchschnittlichen Material Sonnensystem, die als Chondrite gelten.

Die Möglichkeit eines Schwefelverlusts bei den hohen Temperaturen der Urerde ist ausgeschlossen, da andere flüchtigere Elemente als Schwefel (z. B. H2 in Form von H2O), die einen viel geringeren Mangel aufwiesen, zu einem viel größeren Verlust verloren gegangen wären Ausmaß. Darüber hinaus verbindet sich Schwefel beim Abkühlen von Solargas chemisch mit Eisen und ist kein flüchtiges Element mehr.

Dabei ist es durchaus möglich, dass große Mengen Schwefel in den Erdkern gelangen. Es ist zu beachten, dass der Schmelzpunkt des Fe-FeS-Systems unter sonst gleichen Bedingungen deutlich niedriger ist als der Schmelzpunkt von Eisen oder Mantelsilikat. Bei einem Druck von 60 kbar beträgt die Schmelztemperatur des Fe-FeS-Systems (Eutektikum) also 990 °C, während reines Eisen 1610 °C und Mantelpyrolith 1310 °C beträgt Auf der überwiegend homogenen Erde bildet sich zunächst eine mit Schwefel angereicherte Eisenschmelze, die aufgrund ihrer geringen Viskosität und hohen Dichte leicht in die zentralen Teile des Planeten fließen und dort einen Eisen-Schwefel-Kern bilden kann. Somit wirkt das Vorhandensein von Schwefel in einem Eisen-Nickel-Medium als Flussmittel und senkt dessen Gesamtschmelzpunkt. Die Hypothese über das Vorhandensein erheblicher Mengen Schwefel im Erdkern ist sehr attraktiv und widerspricht nicht allen bekannten Daten der Geochemie und Kosmochemie.

Moderne Vorstellungen über die Beschaffenheit des Inneren unseres Planeten entsprechen daher einem chemisch differenzierten Globus, der sich als in zwei verschiedene Teile geteilt herausstellte: einen dicken festen Mantel aus Silikatoxid und einen flüssigen, hauptsächlich metallischen Kern. Die Erdkruste ist die leichteste obere harte Schale, besteht aus Alumosilikaten und weist die komplexeste Struktur auf.

Wenn wir das Gesagte zusammenfassen, können wir die folgenden Schlussfolgerungen ziehen.

1. Die Erde hat eine geschichtete Zonenstruktur. Es besteht zu zwei Dritteln aus einer festen Silikat-Oxid-Hülle – dem Mantel – und zu einem Drittel aus einem metallischen flüssigen Kern.
2. Die grundlegenden Eigenschaften der Erde deuten darauf hin, dass sich der Kern in einem flüssigen Zustand befindet und nur Eisen, eines der häufigsten Metalle, mit einer Beimischung einiger leichter Elemente (höchstwahrscheinlich Schwefel) in der Lage ist, diese Eigenschaften bereitzustellen.
3. In ihren oberen Horizonten weist die Erde eine asymmetrische Struktur auf, die die Kruste und den oberen Erdmantel bedeckt. Die ozeanische Hemisphäre im oberen Erdmantel ist weniger differenziert als die gegenüberliegende kontinentale Hemisphäre.

Die Aufgabe jeder kosmogonischen Theorie über den Ursprung der Erde besteht darin, diese Grundmerkmale ihrer inneren Natur und Zusammensetzung zu erklären.

Der Erdkern besteht aus zwei Schichten mit einer Grenzzone dazwischen: Die äußere flüssige Hülle des Kerns erreicht eine Dicke von 2266 Kilometern, darunter befindet sich ein massiver dichter Kern, dessen Durchmesser auf 1300 Kilometer geschätzt wird. Die Übergangszone weist eine ungleichmäßige Dicke auf und verhärtet sich allmählich zum inneren Kern. An der Oberfläche der oberen Schicht beträgt die Temperatur etwa 5960 Grad Celsius, wobei diese Angaben als Richtwerte gelten.

Ungefähre Zusammensetzung des äußeren Kerns und Methoden zu seiner Bestimmung

Über die Zusammensetzung selbst der äußeren Schicht des Erdkerns ist noch sehr wenig bekannt, da es nicht möglich ist, Proben für Untersuchungen zu gewinnen. Die Hauptelemente, aus denen der äußere Kern unseres Planeten bestehen könnte, sind Eisen und Nickel. Zu dieser Hypothese kamen Wissenschaftler als Ergebnis der Analyse der Zusammensetzung von Meteoriten, da Wanderer aus dem Weltraum Fragmente der Kerne von Asteroiden und anderen Planeten sind.

Dennoch können Meteoriten nicht als absolut identisch angesehen werden chemische Zusammensetzung, da die ursprünglichen kosmischen Körper viel kleiner waren als die Erde. Nach vielen Untersuchungen kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass der flüssige Teil der Kernsubstanz stark mit anderen Elementen, einschließlich Schwefel, verdünnt ist. Dies erklärt seine geringere Dichte als die von Eisen-Nickel-Legierungen.

Was passiert im äußeren Kern des Planeten?

Die äußere Oberfläche des Kerns an der Grenze zum Mantel ist heterogen. Wissenschaftler vermuten, dass es unterschiedlich dick ist und eine Art bildet innere Erleichterung. Dies wird durch die ständige Vermischung heterogener Tiefensubstanzen erklärt. Sie unterscheiden sich in der chemischen Zusammensetzung und haben auch unterschiedliche Dichten, sodass die Dicke der Grenze zwischen Kern und Mantel zwischen 150 und 350 km variieren kann.

Science-Fiction-Autoren früherer Jahre beschrieben in ihren Werken eine Reise zum Mittelpunkt der Erde durch tiefe Höhlen und unterirdische Gänge. Ist das wirklich möglich? Leider übersteigt der Druck auf der Oberfläche des Kerns 113 Millionen Atmosphären. Dies bedeutet, dass jede Höhle schon bei der Annäherung an den Erdmantel fest „zugeschlagen“ hätte. Dies erklärt, warum es auf unserem Planeten keine Höhlen gibt, die tiefer als mindestens 1 km sind.

Wie untersuchen wir die äußere Schicht des Kerns?

Wissenschaftler können beurteilen, wie der Kern aussieht und woraus er besteht, indem sie die seismische Aktivität überwachen. So wurde beispielsweise festgestellt, dass sich die äußere und die innere Schicht unter dem Einfluss eines Magnetfelds in unterschiedliche Richtungen drehen. Der Erdkern verbirgt Dutzende weitere ungeklärte Mysterien und wartet auf neue grundlegende Entdeckungen.

Warum hat sich der Erdkern nicht abgekühlt und blieb 4,5 Milliarden Jahre lang auf eine Temperatur von etwa 6000 °C erhitzt? Die Frage ist äußerst komplex, auf die die Wissenschaft zudem keine hundertprozentig genaue und verständliche Antwort geben kann. Dafür gibt es jedoch objektive Gründe.

Übermäßige Geheimhaltung

Das sozusagen übermäßige Mysterium des Erdkerns hängt mit zwei Faktoren zusammen. Erstens weiß niemand genau, wie, wann und unter welchen Umständen es entstanden ist – dies geschah während der Entstehung der Protoerde oder bereits in den frühen Stadien der Existenz des gebildeten Planeten – all dies ist ein großes Rätsel. Zweitens ist es absolut unmöglich, Proben aus dem Erdkern zu gewinnen – niemand weiß genau, woraus er besteht. Darüber hinaus werden alle uns bekannten Daten über den Kernel mithilfe indirekter Methoden und Modelle gesammelt.

Warum bleibt der Erdkern heiß?

Um zu verstehen, warum der Erdkern so lange nicht abkühlt, muss man zunächst verstehen, was zu seiner anfänglichen Erwärmung geführt hat. Das Innere unseres Planeten ist wie das jedes anderen Planeten heterogen; es handelt sich um relativ klar abgegrenzte Schichten unterschiedlicher Dichte. Aber das war nicht immer so: schwere Elemente sank langsam nach unten und bildete den inneren und äußeren Kern, die Lungen wurden nach oben gedrückt und bildeten den Mantel und Erdkruste. Dieser Vorgang verläuft äußerst langsam und geht mit der Freisetzung von Wärme einher. Dies war jedoch nicht der Hauptgrund für die Erwärmung. Die gesamte Masse der Erde drückt mit enormer Kraft auf ihr Zentrum und erzeugt einen phänomenalen Druck von etwa 360 GPa (3,7 Millionen Atmosphären), was zum Zerfall langlebiger radioaktiver Elemente führt, die im Eisen-Silizium-Nickel-Kern enthalten sind begann aufzutreten, was mit kolossalen Hitzeemissionen einherging.

Eine zusätzliche Wärmequelle ist die kinetische Energie, die durch Reibung zwischen verschiedenen Schichten entsteht (jede Schicht dreht sich unabhängig von der anderen): dem inneren Kern mit dem äußeren und dem äußeren mit dem Mantel.

Das Innere des Planeten (die Proportionen werden nicht beachtet). Die Reibung zwischen den drei inneren Schichten dient als zusätzliche Wärmequelle.

Basierend auf dem oben Gesagten können wir den Schluss ziehen, dass die Erde und insbesondere ihr Inneres eine autarke Maschine sind, die sich selbst erwärmt. Aber das kann natürlich nicht ewig so bleiben: Die Reserven an radioaktiven Elementen im Inneren des Kerns schwinden langsam und es wird nichts mehr geben, um die Temperatur aufrechtzuerhalten.

Es wird kalt!

Tatsächlich hat der Abkühlungsprozess schon vor sehr langer Zeit begonnen, aber er verläuft äußerst langsam – mit einem Bruchteil eines Grads pro Jahrhundert. Nach groben Schätzungen wird es mindestens 1 Milliarde Jahre dauern, bis der Kern vollständig abgekühlt ist und chemische und andere Reaktionen darin aufhören.

Kurze Antwort: Die Erde und insbesondere der Erdkern ist eine autarke Maschine, die sich selbst erwärmt. Die gesamte Masse des Planeten drückt auf sein Zentrum, erzeugt einen phänomenalen Druck und löst dadurch den Zerfallsprozess radioaktiver Elemente aus, wodurch Wärme freigesetzt wird.