Unser Planet hat vielleicht kürzlich einen Sinneswandel erlebt.
Der innere Kern der Erde könnte vorübergehend aufgehört haben, sich relativ zum Mantel und zur Oberfläche zu drehen, berichten Forscher am 23. Januar Natur Geowissenschaften. Jetzt könnte sich die Richtung der Rotation des inneren Kerns umkehren – Teil eines etwa 70 Jahre langen Zyklus, der die Länge der Tage der Erde und ihr Magnetfeld beeinflussen könnte – obwohl einige Forscher skeptisch sind.
„Wir sehen starke Beweise dafür, dass sich der innere Kern schneller dreht als die Oberfläche, [but] um 2009 hörte es fast auf“, sagt der Geophysiker Xiaodong Song von der Peking-Universität in Peking. „Jetzt geht es langsam voran[ing] In die andere Richtung.“
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Eine so tiefgreifende Wende mag bizarr klingen, aber die Erde ist unbeständig (SN: 13.01.21). Bohren Sie sich durch die sich ständig verändernde Kruste und Sie werden den titanischen Mantel betreten, wo gigantische Gesteinsmassen über Millionen von Jahren viskos fließen und manchmal aufsteigen, um die darüber liegende Kruste zu wund (SN: 11.01.17, SN: 02.03.17, SN: 04.02.21). Tauchen Sie tiefer ein und Sie werden den flüssigen äußeren Kern der Erde erreichen. Hier beschwören zirkulierende Ströme geschmolzener Metalle das Magnetfeld unseres Planeten herauf (SN: 4.9.15). Und im Herzen dieser Schmelze finden Sie eine sich drehende, massive Metallkugel, die etwa 70 Prozent so breit wie der Mond ist.
Das ist der innere Kern (SN: 28.01.19). Studien haben gezeigt, dass sich dieses feste Herz innerhalb des flüssigen äußeren Kerns drehen kann, angetrieben durch das magnetische Drehmoment des äußeren Kerns. Forscher haben auch argumentiert, dass die immense Anziehungskraft des Mantels die Rotation des inneren Kerns unregelmäßig bremsen und ihn zum Schwingen bringen könnte.
Beweise für die schwankende Rotation des inneren Kerns tauchten erstmals 1996 auf. Der Geophysiker Paul Richards vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University in Palisades, NY, und Song, dann auch in Lamont-Doherty, berichtete, dass über einen Zeitraum von drei Jahrzehnten seismische Wellen von Erdbeben brauchten unterschiedlich lange, um das feste Herz der Erde zu durchqueren.
Die Forscher folgerten, dass sich der innere Kern mit einer anderen Geschwindigkeit dreht als der Mantel und die Kruste, was die Zeitunterschiede verursacht. Der Planet dreht sich an einem Tag ungefähr um 360 Grad. Basierend auf ihren Berechnungen schätzten die Forscher, dass sich der innere Kern im Durchschnitt um etwa 1 Grad pro Jahr schneller dreht als der Rest der Erde.
Andere Forscher haben diese Schlussfolgerung jedoch in Frage gestellt, einige schlagen vor, dass sich der Kern langsamer dreht als Song und Richards Schätzung oder 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.
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Vor 2009 breiteten sich seismische Wellen, die durch Sequenzen und Paare sich wiederholender Erdbeben – bekannt als Multiplets und Doublets – mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch den inneren Kern aus. 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 als der Rest der Erde drehte, was sich mit Songs früherer Forschung deckte.
Aber um 2009 verschwanden die Unterschiede in den Reisezeiten. Das deutete darauf hin, dass der innere Kern aufgehört hatte, sich in Bezug auf den Mantel und die Kruste zu drehen, sagt Yang. Nach 2009 kehrten diese Unterschiede zurück, aber die Forscher folgerten, dass die Wellen Teile des inneren Kerns kreuzten, was darauf hindeutete, dass er sich jetzt relativ zum Rest der Erde in die entgegengesetzte Richtung drehte.
Die Forscher brüteten dann über Aufzeichnungen von Erdbebendubletten in Alaska aus dem Jahr 1964. Während sich der innere Kern die meiste Zeit über stetig zu drehen schien, scheint er in den frühen 1970er Jahren eine weitere Umkehrung der Rotation vorgenommen zu haben, sagen die Forscher.
Song und Yang schlussfolgern, dass der innere Kern mit einer Periodizität von etwa 70 Jahren oszillieren könnte – die Richtung alle 35 Jahre oder so wechselnd. Da der innere Kern gravitativ mit dem Mantel und magnetisch mit dem äußeren Kern verbunden ist, sagen die Forscher, dass diese Oszillationen bekannte 60- bis 70-jährige Variationen der Tageslänge der Erde und das Verhalten des Magnetfelds des Planeten erklären könnten. Es ist jedoch noch mehr Arbeit erforderlich, um herauszufinden, welche Mechanismen dafür verantwortlich sein könnten.
Aber nicht alle Forscher sind an Bord. Yang und Song „identif[y] diese letzten 10 Jahre [that] hat weniger Aktivität 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 an der Forschung beteiligt war. Aber darüber hinaus, sagt Vidale, wird es strittig.
Im Jahr 2022 berichteten er und ein Kollege, dass seismische Wellen von Atomtests zeigen, dass der innere Kern seine Rotation etwa alle drei Jahre umkehren kann. Inzwischen haben andere Forscher vorgeschlagen, dass sich der innere Kern überhaupt nicht bewegt. Stattdessen, sagen sie, könnten Änderungen in der Form der Oberfläche des inneren Kerns die Unterschiede in den Wellenlaufzeiten erklären.
Zukünftige Beobachtungen werden wahrscheinlich dazu beitragen, die Diskrepanzen zwischen diesen Studien zu entwirren, sagt Vidale. Vorerst lässt er sich von dem angeblichen chthonischen Stillstand nicht aus der Ruhe bringen. „Wahrscheinlich ist es für das Leben an der Oberfläche irrelevant, aber wir wissen nicht wirklich, was passiert“, sagt er. „Es obliegt uns, das herauszufinden.“
Quellen
Y. Yang und X. Song. Multidekadische Variation der Kernrotation der Erde. Natur Geowissenschaften. 23. Januar 2023. doi: 10.1038/s41561-022-01112-z.
W. Wang und JE Vidale. Seismologische Beobachtung des oszillierenden Erdkerns. Wissenschaftliche Fortschritte. Vol. 8, 10. Juni 2022. doi: 10.1126/sciadv.abm9916.
J. Yao et al. Zeitliche Änderung der inneren Kernphasen der seismischen Erde: differenzielle Rotation des inneren Kerns oder zeitliche Änderung der inneren Kernoberfläche? Journal of Geophysical Research: Feste Erde. Vol. 124, Juli 2019. doi: 10.1029/2019JB017532.
X. Lied und PE Richards. Seismologische Beweise für eine unterschiedliche Rotation des Erdinneren. Natur. Vol. 382, 18. Juli 1996. doi: 10.1038/382221a0.
Autoren: Nikk Ogasa von Sciencenews
