Der Erdkern ist so heiß wie die Sonnenoberfläche, und Wissenschaftler mussten das indirekt erschließen

Ein verborgener Ofen tief unter dem Planeten

Der Erdkern bleibt einer der am schwersten zugänglichen Orte der Wissenschaft, doch Forschende haben ein überraschend detailliertes Bild von ihm entwickelt. Laut Live Science schätzen Wissenschaftler, dass der Kern ungefähr 9.000 bis etwas mehr als 10.000 Grad Fahrenheit, also etwa 5.000 bis über 5.500 Grad Celsius, erreicht und damit so heiß ist wie die Oberfläche der Sonne.

Die Schätzung bezieht sich auf die Grenze zwischen innerem und äußerem Kern, die Wissenschaftler als den heißesten Teil des Kerns ansehen. Diese Temperatur ist nicht das Ergebnis einer direkten Messung. Kein Instrument ist auch nur annähernd in diese Tiefen vorgedrungen. Stattdessen handelt es sich um eine sorgfältig zusammengetragene Schlussfolgerung auf Grundlage der Zusammensetzung des Kerns, des Verhaltens von Materialien unter extremem Druck und der Art, wie sich seismische Wellen durch den Planeten bewegen.

Zwei Kerne, einer flüssig, einer fest

Die Erde hat keinen einzelnen, gleichförmigen Kern. Sie besitzt einen flüssigen äußeren Kern und einen festen inneren Kern. Der äußere Kern beginnt in etwa 1.800 Meilen, also 2.900 Kilometern, unter der Oberfläche und erstreckt sich über rund 1.400 Meilen, also 2.200 Kilometer. Der innere Kern beginnt in etwa 3.200 Meilen, also 5.150 Kilometern, Tiefe und hat einen Radius von ungefähr 758 Meilen, also 1.220 Kilometern.

Diese Struktur ist zentral für die Temperaturschätzung. Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Kern hauptsächlich aus Eisen besteht, zu etwa 85 Prozent, zusammen mit Nickel und leichteren Elementen. Im äußeren Kern ist dieses eisenreiche Material flüssig. Im inneren Kern ist es fest. Der Übergang zwischen diesen Zuständen liefert Forschenden einen entscheidenden Hinweis: Wenn der äußere Kern aus geschmolzenem Eisen besteht, muss seine Temperatur unter dem enormen Druck in dieser Tiefe über dem Schmelzpunkt von Eisen liegen.

Wie Wissenschaftler das wissen, ohne dort gewesen zu sein

Die moderne Schätzung beruht auf mehreren Beweislinien. Eine davon ist die Laborarbeit an Eisenlegierungen unter extremem Druck. Eine andere ist die Untersuchung von Meteoriten, die Einblick in jene Materialien geben können, die das frühe Sonnensystem und damit auch die Erde mitgeprägt haben. Eine dritte ist die Seismologie, die verfolgt, wie Erdbebenwellen durch den Planeten reisen.

Seismische Wellen sind besonders wichtig, weil sie sich nicht durch alle Materialien auf die gleiche Weise bewegen. Einige Wellen werden gebogen, verlangsamt oder verschwinden, wenn sie auf Veränderungen von Dichte oder Zustand treffen. Diese Muster halfen Wissenschaftlern zu erschließen, dass die Erde einen flüssigen äußeren Kern und einen festen inneren Kern hat. Sobald Struktur und wahrscheinliche Zusammensetzung bekannt sind, können Forschende diese Informationen mit Hochdruckexperimenten kombinieren, um die Temperatur zu schätzen, die für diese Bedingungen nötig ist.

Das Ergebnis ist kein Thermometerwert, sondern eine eingegrenzte wissenschaftliche Schätzung. Es ist eines der klarsten Beispiele dafür, wie Planetenwissenschaft oft an der Grenze direkter Beobachtung funktioniert: Forschende können den Kern nicht selbst beproben, also rekonstruieren sie Teile seiner Umgebung und prüfen, was dafür wahr sein muss.

Warum der Kern noch heiß ist

Die Erde entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren als Kugel aus geschmolzenem Gestein. Mit der Zeit sanken schwere Elemente wie Eisen und Nickel zum Zentrum ab und bildeten den frühen Kern. Dass der Kern heute noch extrem heiß ist, spiegelt sowohl diesen gewaltsamen Ursprung als auch die extremen Bedingungen wider, unter denen Wärme tief im Inneren des Planeten gespeichert und transportiert wird.

Obwohl die Oberfläche des Planeten längst so weit abgekühlt ist, dass Ozeane, Kontinente und Leben möglich sind, bleibt das tiefe Innere eine völlig andere Umgebung. Der äußere Kern ist weiterhin flüssig, während der innere Kern trotz seiner außergewöhnlichen Temperatur unter enormem Druck fest bleibt.

Eine Temperatur, die die Perspektive verändert

Der Vergleich mit der Sonnenoberfläche ist eindrucksvoll, weil er die gefühlte Distanz zwischen alltäglicher Geologie und Sternenphysik verringert. Die Erde mag unter den Füßen stabil erscheinen, doch der Planet enthält immer noch einen Bereich, der heiß genug ist, um mit der sichtbaren äußeren Schicht eines Sterns zu konkurrieren.

Das bedeutet nicht, dass sich der Kern wie die Sonne verhält. Der Vergleich bezieht sich auf die Temperatur, nicht auf Zusammensetzung oder physikalische Prozesse. Dennoch zeigt er, wie energiereich das Innere des Planeten Milliarden Jahre nach seiner Entstehung geblieben ist.

Die größere Lehre ist methodischer Natur. Der Erdkern ist ein Ort, den Menschen nicht direkt untersuchen können, und doch kann die Wissenschaft durch die Kombination indirekter Hinweise aus mehreren Fachgebieten Aussagekräftiges darüber sagen. Die Schätzung von 5.000 bis 5.500 Grad Celsius ist daher kein beiläufiger Schuss ins Blaue. Sie ist ein Schluss, der aus Experimenten, Materialwissenschaft und den seismischen Signaturen einer Welt gebaut ist, die ihre urtümliche Wärme noch immer trägt.

Dieser Artikel basiert auf Berichterstattung von Live Science. Zum Originalartikel.