Die Wissenschaftler ermitteln anhand ihrer Analyse der seismischen Daten den sechsjährigen Über- und Unterrotationszyklus, der die Tageslänge beeinflusst hat.
Der Aufbau der Erde ist in Schichten unterteilt, in deren Mitte sich der innere Kern befindet, gefolgt von dem äußeren Kern, dem unteren Mantel, dem oberen Mantel, der Kruste und der Atmosphäre. Der innere Kern ist der heißeste Teil des Planeten mit einer Temperatur von etwa 5400°C, was fast der gleichen Temperatur wie die Sonnenoberfläche entspricht!
Es wird angenommen, dass es hauptsächlich aus einer Legierung aus Eisen und Nickel besteht, und der innere Kern ist hauptsächlich eine massive Kugel mit einem Radius von etwa 1220 km. Er dreht sich etwas schneller als der Planet, was als Superrotation bezeichnet wird.
Wissenschaftler der University of Southern California (USC) haben Beweise dafür gefunden, dass der innere Erdkern oszilliert, was zuvor akzeptierten Modellen widerspricht, die darauf hindeuteten, dass er sich ständig schneller dreht als die Oberfläche des Planeten.
Ihre Studie, veröffentlicht (10. Juni 2022) in der Zeitschrift Science Advances, zeigt, dass der innere Kern laut einer Analyse seismischer Daten über einen Zeitraum von sechs Jahren von 1969 bis 1974 seine Richtung änderte.
Die Wissenschaftler sagen, dass ihr Bewegungsmodell des inneren Kerns auch die Veränderung der Tageslänge erklärt, die in den letzten Jahrzehnten nachweislich ständig schwankte.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich die Erdoberfläche relativ zu ihrem inneren Kern verschiebt, wie die Menschen seit 20 Jahren behaupten, sagte John E. Vidale, Co-Autor der Studie. Unsere neuesten Beobachtungen zeigen jedoch, dass sich der innere Kern von 1969 bis 1971 etwas langsamer drehte und sich dann von 1971 bis 1974 in eine andere Richtung bewegte. Wir stellen auch fest, dass die Länge des Tages wie vorhergesagt zugenommen und abgenommen hat.“
Das Verständnis des inneren Kerns hat sich in den letzten 30 Jahren erheblich erweitert. Es hat sich gezeigt, dass sich der innere Kern – eine heiße, dichte Kugel aus massivem Eisen von der Größe von Pluto – über Jahrzehnte hinweg bewegt und/oder verändert.
Der Kern kann nicht direkt beobachtet werden, was bedeutet, dass Forscher Schwierigkeiten haben, indirekte Messungen zu verwenden, um das Muster, die Geschwindigkeit und die Ursache von Bewegung und Veränderung zu erklären.
In einer Studie aus dem Jahr 1996 schlugen Wissenschaftler vor, dass sich der innere Kern um etwa 1 Grad pro Jahr schneller dreht als der Rest des Planeten – auch bekannt als Superrotation. Nachfolgende Entdeckungen haben die Vorstellung verstärkt, dass sich der innere Kern superhoch dreht, wenn auch mit geringerer Geschwindigkeit.
Unter Verwendung von Daten des Large Aperture Seismic Array (LASA) fanden die Forscher Wei Wang und John Vidale heraus, dass sich der innere Kern mit etwa 0,1 Grad pro Jahr langsamer dreht als bisher angenommen. Die Studie analysierte die Wellen, die von sowjetischen unterirdischen Atomtests in den Jahren 1971-74 auf dem arktischen Archipel von Novaya Zemlya erzeugt wurden, indem eine neue von Vidale entwickelte Beamforming-Technik verwendet wurde.
Die neuen Ergebnisse wurden erzielt, als Wissenschaftler die gleiche Methodik auf ein Paar früherer Atomtests unter der Insel Amchitka an der Spitze des Alaska-Archipels anwendeten – Milrow 1969 und Kannikin 1971. Durch die Messung von Kompressionswellen infolge nuklearer Explosionen stellten die Wissenschaftler fest, dass der innere Kern seine Richtung änderte und sich mindestens um ein Zehntel Grad pro Jahr drehte.
Diese jüngste Studie markiert das erste Mal, dass das bekannte sechsjährige Wackeln durch direkte seismologische Beobachtungen identifiziert wurde.
Die Idee, dass der innere Kern schwingt, war ein Modell, das existierte, aber die wissenschaftliche Gemeinschaft war hinsichtlich seiner Realisierbarkeit gespalten, sagt John Vidale. Wir kamen zu diesem Ergebnis in der Erwartung, dieselbe Richtung und Rotationsgeschwindigkeit in einem früheren Paar von Atomtests zu sehen, sahen aber stattdessen das Gegenteil. Wir waren ziemlich überrascht, als wir feststellten, dass es sich in die andere Richtung bewegte.
Die Studie bestätigt den Vorschlag, dass der innere Kern aufgrund von Änderungen der Tageslänge – plus oder minus 0,2 Sekunden über sechs Jahre – und geomagnetischen Feldern schwankt, die sowohl in Amplitude als auch in Phase mit der Theorie übereinstimmen. Laut John Vidale liefern die Ergebnisse eine überzeugende Theorie für viele der Fragen, die von der Forschungsgemeinschaft aufgeworfen werden.
Der innere Kern ist nicht fixiert – er bewegt sich unter unseren Füßen, und es scheint, dass er sich alle sechs Jahre ein paar Kilometer hin und her bewegt, sagt er. Eine der Fragen, die wir zu beantworten versuchten, lautet: Bewegt sich der innere Kern allmählich oder ist er im Vergleich zu allem anderen auf lange Sicht im Grunde festgefahren? Wir versuchen zu verstehen, wie sich der innere Kern gebildet hat und wie er sich durch die Zeit bewegt – dies ist ein wichtiger Schritt, um diesen Prozess besser zu verstehen.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
2022-06-12 07:05:13
Autor: Vitalii Babkin