Im äußeren Kern der Erde findet eine Veränderung statt, wie seismische Wellendaten zeigen

Das meiste Wissen darüber, was im Zentrum unseres Planeten liegt, stammt aus der Untersuchung der seismischen Wellen, die von Erdbeben ausgesandt werden. Eine sorgfältige Analyse dieser Wellen kann die Bildung von Gestein und Mineralien unter der Erdoberfläche aufdecken.

Eine neue Studie über seismische Wellen, die sich von zwei verschiedenen Erdbeben ausbreiten – an ähnlichen Orten, aber durch 20 Jahre getrennt – zeigt Veränderungen im äußeren Kern der Erde, der wirbelnden Schicht aus flüssigem Eisen und Nickel zwischen dem Mantel (den Felsen darunter). Oberfläche) und dem inneren Kern (der tiefsten Schicht).

Der äußere Kern und das darin enthaltene Eisen beeinflussen direkt das Magnetfeld unseres Planeten, das wiederum Schutz vor Weltraum- und Sonnenstrahlung bietet, die ein Leben auf der Erde unmöglich machen würde.

Dies macht das Verständnis des äußeren Kerns und seiner Entwicklung im Laufe der Zeit von entscheidender Bedeutung. Daten, die von vier seismischen Wellenmonitoren über die beiden Erdbeben hinweg aufgezeichnet wurden, zeigten, dass sich die Wellen des letzten Ereignisses etwa eine Sekunde schneller fortbewegten, als sie dieselbe Region des äußeren Kerns passierten.

„Etwas hat sich auf dem Weg dieser Welle geändert, also kann sie jetzt schneller gehen“, Geologe Ying Zhuo sagt: von Virginia Tech. „Die Materialien, die vor 20 Jahren da waren, sind nicht mehr da.“

„Dies ist ein neues Material und es ist leichter. Diese leichten Elemente bewegen sich nach oben und ändern die Dichte in dem Bereich, in dem sie sich befinden.“

Die hier analysierten Wellentypen sind SKS-Wellen: Sie passieren den Mantel als Scherwellen (S), dann im äußeren Kern wie komprimierende Wellen (K), dann auf der anderen Seite hinaus und wieder zurück durch den Mantel als weitere Scherwellen (das zweite S). Der Zeitpunkt dieser Reise kann aufschlussreich sein.

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Die beiden Erdbeben fanden in der Nähe der Kermadec-Inseln im Südpazifik statt – das erste im Mai 1997 und das zweite im September 2018, was den Forschern die einzigartige Gelegenheit bot, zu sehen, wie sich der Erdkern im Laufe der Zeit verändert hat.

Wie breiten sich seismische Wellen durch den äußeren Kern aus? (Yin Zhou)

Die Konvektion, die in flüssigem Eisen im äußeren Kern der Erde auftritt, während es auf dem inneren Kern kristallisiert, erzeugt fließende elektrische Ströme, die das Magnetfeld um uns herum steuern. Die Beziehung zwischen dem äußeren Kern und dem Magnetfeld der Erde ist jedoch nicht vollständig verstanden – vieles davon basiert auf hypothetischen Modellen.

„Wenn Sie sich den magnetischen Nordpol ansehen, bewegt er sich derzeit mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Kilometern [31 miles] jedes Jahr,“ Chu sagt. „Es bewegt sich von Kanada weg in Richtung Sibirien. Das Magnetfeld ist nicht jeden Tag gleich. Es verändert sich.“

„Weil sie sich ändert, erwarten wir auch, dass sich die Konvektion im äußeren Kern im Laufe der Zeit ändert, aber es gibt keine direkten Beweise. Das haben wir noch nie gesehen.“

Diese neue Studie – und potenzielle zukünftige Studien wie diese – könnte nützliche Einblicke in die genauen Veränderungen des äußeren Kerns und der Konvektion liefern. Die hier erwähnten Änderungen sind zwar nicht riesig, aber je mehr wir wissen, desto besser.

In diesem Fall schlägt Zhou vor, dass seit 1997 leichtere Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff in den äußeren Kern freigesetzt wurden. Dies entspricht einer geringeren Dichte von etwa 2-3% und einer konvektiven Strömungsgeschwindigkeit von etwa 40 Kilometern (25 Meilen). ) pro Stunde, laut dem veröffentlichten Papier.

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Derzeit gibt es weltweit 152 Stationen des Global Seismological Network, die seismische Wellen in Echtzeit überwachen. Obwohl wir den Ort oder den Zeitpunkt von Erdbeben nicht kontrollieren können, können wir sicherstellen, dass so viele Daten wie möglich über sie aufgezeichnet werden.

„Wir können es jetzt sehen“ Chu sagt. „Wenn wir in der Lage sind, es anhand von seismischen Wellen zu sehen, können wir in Zukunft seismische Stationen errichten und diesen Fluss überwachen.“

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