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Forscher untersuchen die Entstehung des Erdkerns im Labor

Astronomie|Physik Erde|Umwelt

Forscher untersuchen die Entstehung des Erdkerns im Labor
Japanische Forscher der Okayama Universität haben die Bildung eines Eisenkerns in einer auf hohe Temperaturen erhitzten Mischung aus Mineralien und Eisen im Laboratorium untersucht. Dazu verfolgten sie die Bewegung des Eisens durch Lücken zwischen den Mineralkristallen mittels Messungen der elektrischen Leitfähigkeit. Ihre Ergebnisse lassen vermuten, dass sich Kerne selbst in kleinen Himmelskörpern innerhalb von nur wenigen Millionen Jahren in der Frühzeit des Universums gebildet haben.

In dem in der Fachzeitschrift Nature (Band 422 Seite 154) veröffentlichten Experiment erhitzte das von Tomoo Katsura geleitete Team eine Mischung aus Silikatkristallen und Eisen auf Temperaturen um 1300 Grad Celsius. Dabei wurde gleichzeitig ein Druck von etwa 3 Gigapascal auf die Mischung ausgeübt, um die äußeren Bedingungen im Erdinnern einhundert Kilometer unterhalb der Oberfläche zu simulieren.

Da Eisen einen geringeren Schmelzpunkt als Silikat aufweist, begann es zwischen den Mineralienkristallen zu schmelzen. Mittels einer Elektrode bestimmten die Forscher nun die elektrische Leitfähigkeit an verschiedenen Orten innerhalb der Mischung. Dabei stellten sie fest, dass die Eisenschmelze innerhalb von kurzer Zeit ein Netzwerk durch die Silikatkristalle ausbildete, dass auch nach einem Absinken der Temperatur noch vorhanden war. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass sich das Eisen bei hohen Temperaturen und Drücken relativ schnell von den Silikatkristallen absondern konnte.

Aufgrund von diesen Experimenten durchgeführte Berechnungen haben nun ergeben, dass selbst kleine Himmelskörper mit einem Durchmesser von nur 30 Kilometern ? sogenannte Planetisimale ? in der Frühzeit unseres Sonnensystems innerhalb von weniger als drei Millionen Jahren einen Eisenkern ausbilden konnten. Der Theorie der Erdenstehung nach haben sich diese Gesteinsbrocken dann aufgrund ihrer Schwerkraft zu einem größeren Gebilde vereinigt ? der Erde.

Einer gängigen Lehrmeinung zu Folge bestanden die Planetisimale aus einer homogenen Mischung aus Mineralien und Eisen, die sich erst nach der Entstehung der Erde in einen Kern und einen Mantelbereich auftrennte. Katsuras Experimente deuten allerdings daraufhin, dass die Planetisimale selbst schon einen Kern ausgebildet hatten.

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