Der innere Kern der Erde könnte seine Rotation umkehren

Aug 08, 2023

Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass sich der feste innere Kern der Erde (gelb in diesem Diagramm) schneller dreht als der Rest der Erde. Eine neue Studie legt nahe, dass die Rotation des Kerns kürzlich angehalten hat und die Richtung umkehrt.

fpm/E+/Getty Images Plus

Von Nikk Ogasa

23. Januar 2023 um 11:00 Uhr

Unser Planet hat möglicherweise kürzlich einen Sinneswandel erlebt.

Der innere Kern der Erde könnte vorübergehend aufgehört haben, sich relativ zum Mantel und zur Oberfläche zu drehen, berichten Forscher in Nature Geoscience vom 23. Januar. Nun könnte sich die Richtung der Rotation des inneren Kerns umkehren – Teil eines etwa 70-jährigen Zyklus, der die Länge der Tage der Erde und ihr Magnetfeld beeinflussen könnte – obwohl einige Forscher skeptisch sind.

„Wir sehen starke Beweise dafür, dass der innere Kern schneller rotiert als die Oberfläche, [aber] etwa im Jahr 2009 hörte die Rotation fast auf“, sagt der Geophysiker Xiaodong Song von der Peking-Universität in Peking. „Jetzt geht es allmählich in die entgegengesetzte Richtung.“

Solch eine tiefgreifende Wende mag bizarr klingen, aber die Erde ist unbeständig (SN: 13.01.21). Bohren Sie durch die sich ständig verändernde Kruste und Sie gelangen in den gigantischen Mantel, wo riesige Gesteinsmassen über Millionen von Jahren zähflüssig fließen und manchmal aufsteigen, um die darüber liegende Kruste abzureiben (SN: 11.01.17, SN: 3/ 17.02., SN: 04.02.21). Wenn Sie tiefer eintauchen, gelangen Sie zum flüssigen äußeren Kern der Erde. Hier beschwören zirkulierende Ströme geschmolzener Metalle das Magnetfeld unseres Planeten herauf (SN: 04.09.15). Und im Herzen dieser Schmelze befindet sich eine rotierende, massive Metallkugel, die etwa 70 Prozent so groß ist wie der Mond.

Dies ist der innere Kern (SN: 28.01.19). Studien deuten darauf hin, dass sich dieses feste Herz im flüssigen Außenkern drehen könnte, angetrieben durch das magnetische Drehmoment des Außenkerns. Forscher haben auch argumentiert, dass die enorme Anziehungskraft des Mantels die Rotation des inneren Kerns unregelmäßig bremsen und ihn in Schwingungen versetzen könnte.

Beweise für die schwankende Rotation des inneren Kerns wurden erstmals 1996 gefunden. Der Geophysiker Paul Richards vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University in Palisades, NY, und Song, damals ebenfalls in Lamont-Doherty, berichteten, dass über einen Zeitraum von drei Jahrzehnten seismische Wellen ausgingen Erdbeben brauchten unterschiedlich lange, um das feste Herz der Erde zu durchqueren.

Die Forscher folgerten, dass der innere Kern mit einer anderen Geschwindigkeit rotiert als Mantel und Kruste, was die Zeitunterschiede verursacht. Der Planet dreht sich an einem Tag um etwa 360 Grad. Basierend auf ihren Berechnungen schätzten die Forscher, dass sich der innere Kern im Durchschnitt etwa 1 Grad pro Jahr schneller dreht als der Rest der Erde.

Aber andere Forscher haben diese Schlussfolgerung in Frage gestellt und einige vermuten, dass sich der Kern langsamer dreht als von Song und Richards geschätzt oder sich überhaupt nicht anders dreht.

In der neuen Studie machten Song und der Geophysiker Yi Yang – ebenfalls von der Peking-Universität – bei der Analyse globaler seismischer Daten, die bis in die 1990er Jahre zurückreichen, eine überraschende Beobachtung.

Vor 2009 wanderten seismische Wellen, die durch Sequenzen und Paare sich wiederholender Erdbeben erzeugt wurden – sogenannte Multipletts und Dubletts – mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch den inneren Kern. Dies deutete darauf hin, dass die Wellen wiederkehrender Beben verschiedene Teile des inneren Kerns durchquerten und dass sich der innere Kern mit einer anderen Geschwindigkeit drehte als der Rest der Erde, was mit Songs früheren Forschungen übereinstimmte.

Doch um 2009 verschwanden die Unterschiede in den Reisezeiten. Das deutete darauf hin, dass der innere Kern aufgehört hatte, sich gegenüber dem Mantel und der Kruste zu drehen, sagt Yang. Nach 2009 kehrten diese Unterschiede zurück, aber die Forscher folgerten, dass die Wellen Teile des inneren Kerns durchquerten, was darauf hindeutete, dass er sich nun in die entgegengesetzte Richtung zum Rest der Erde drehte.

Anschließend untersuchten die Forscher Aufzeichnungen von Erdbebendubletts in Alaska aus dem Jahr 1964. Während sich der innere Kern die meiste Zeit über stetig zu rotieren schien, scheint es in den frühen 1970er Jahren zu einer erneuten Rotationsumkehr gekommen zu sein, sagen die Forscher.

Song und Yang schließen daraus, dass der innere Kern mit einer Periodizität von etwa 70 Jahren schwingen könnte – etwa alle 35 Jahre wechselt er die Richtung. Da der innere Kern gravitativ mit dem Mantel und magnetisch mit dem äußeren Kern verbunden ist, könnten diese Schwingungen den Forschern zufolge bekannte 60- bis 70-jährige Schwankungen in der Länge der Erdtage und im Verhalten des Magnetfelds des Planeten erklären. Es bedarf jedoch weiterer Arbeit, um herauszufinden, welche Mechanismen dafür verantwortlich sein könnten.

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Doch nicht alle Forscher sind mit an Bord. Yang und Song „identifizieren diesen letzten 10-Jahres-Zeitraum, in dem es weniger Aktivität gibt als zuvor, und ich denke, das ist wahrscheinlich zuverlässig“, sagt der Geophysiker John Vidale von der University of Southern California in Los Angeles, der nicht daran beteiligt war die Forschung. Aber darüber hinaus, sagt Vidale, werde es umstritten.

Im Jahr 2022 berichteten er und ein Kollege, dass seismische Wellen aus Atomtests zeigen, dass der innere Kern etwa alle drei Jahre seine Rotation umkehren könnte. Inzwischen haben andere Forscher vorgeschlagen, dass sich der innere Kern überhaupt nicht bewegt. Stattdessen, so sagen sie, könnten Veränderungen in der Form der Oberfläche des inneren Kerns die Unterschiede in den Wellenlaufzeiten erklären.

Zukünftige Beobachtungen werden wahrscheinlich dabei helfen, die Diskrepanzen zwischen diesen Studien aufzuklären, sagt Vidale. Der angebliche chthonische Stillstand lässt ihn vorerst unbeeindruckt. „Aller Wahrscheinlichkeit nach ist es für das Leben an der Oberfläche irrelevant, aber wir wissen nicht wirklich, was passiert“, sagt er. „Es liegt an uns, es herauszufinden.“

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Eine Version dieses Artikels erscheint in der Science News-Ausgabe vom 25. Februar 2023.

Y. Yang und X. Song. Multidekadische Variation der Kernrotation der Erde. Naturgeowissenschaften. 23. Januar 2023. doi: 10.1038/s41561-022-01112-z.

W. Wang und JE Vidale. Seismologische Beobachtung des oszillierenden Erdkerns. Wissenschaftliche Fortschritte. Bd. 8, 10. Juni 2022. doi: 10.1126/sciadv.abm9916.

J. Yao et al. Zeitliche Änderung der Phasen des seismischen Erdkerns: Differentialrotation des inneren Kerns oder zeitliche Änderung der Oberfläche des inneren Kerns? Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Feste Erde. Bd. 124, Juli 2019. doi: 10.1029/2019JB017532.

X. Song und PE Richards. Seismologische Beweise für eine unterschiedliche Rotation des Erdkerns. Natur. Bd. 382, 18. Juli 1996. doi: 10.1038/382221a0.

Nikk Ogasa ist ein festangestellter Autor, der sich bei Science News auf die Naturwissenschaften konzentriert. Er hat einen Master-Abschluss in Geologie von der McGill University und einen Master-Abschluss in Wissenschaftskommunikation von der University of California, Santa Cruz.

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