Beweise dafür, dass sich der innere Kern der Erde dreht – neue Hinweise auf den Magnetfeldgenerator des Planeten

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Der innere Kern der Erde dreht sich

Eine neue Studie über den inneren Kern der Erde verwendete seismische Daten von sich wiederholenden Erdbeben, sogenannte Dubletten, um herauszufinden, dass sich gebrochene Wellen, blau statt reflektierte Wellen, lila, im Laufe der Zeit ändern – was den besten Beweis dafür liefert, dass sich der innere Kern der Erde dreht. Bildnachweis: Grafik von Michael Vincent

Wachsende Berge oder wechselnde Böden: Was ist im inneren Kern der Erde los?

Umfassende seismische Daten von sich wiederholenden Erdbeben und neue Datenverarbeitungsmethoden haben den bisher besten Beweis dafür erbracht, dass sich der innere Kern der Erde dreht – ein besseres Verständnis der heiß diskutierten Prozesse, die das Magnetfeld des Planeten steuern.

Die neue Studie von Forschern der University of Illinois in Urbana-Champaign wurde in der Zeitschrift Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht.

Geologen verstehen nicht vollständig, wie der Magnetfeldgenerator der Erde funktioniert, vermuten jedoch, dass er eng mit dynamischen Prozessen in der Nähe des Grenzbereichs zwischen innerem Kern und äußerem Kern verbunden ist, sagten die Forscher. Verschiebungen an der Position der Magnetpole, Änderungen der Feldstärke und anomale seismische Daten haben die Forscher veranlasst, genauer hinzuschauen.

Xiaodong Song UIUC

Geologieprofessor Xiaodong Song. Bildnachweis: L. Brian Stauffer

“1996 wurde von unserer Gruppe erstmals eine kleine, aber systematische Änderung der durch den inneren Kern hindurchtretenden seismischen Wellen festgestellt, die wir als Beweis für die unterschiedliche Rotation des inneren Kerns relativ zur Erdoberfläche interpretierten”, sagte der Geologieprofessor und Studienmitarbeiter Autor Xiaodong Song, der jetzt an der Peking-Universität ist. “Einige Studien glauben jedoch, dass das, was wir als Bewegung interpretieren, stattdessen das Ergebnis seismischer Wellen ist, die von einer sich abwechselnd vergrößernden und schrumpfenden inneren Kerngrenze reflektiert werden, wie z. B. wachsende Berge und schneidende Schluchten.”

Yi Yang, Universität von Illinois in Urbana-Champaign

Doktorand Yi Yang. Bildnachweis: Yi Yang

Die Forscher präsentieren seismische Daten von verschiedenen geografischen Standorten und sich wiederholenden Erdbeben, sogenannten Dubletten, die im Laufe der Zeit an derselben Stelle auftreten. „Wenn wir Daten vom selben Ort zu unterschiedlichen Zeiten haben, können wir zwischen seismischen Signalen, die sich aufgrund lokaler Unterschiede im Relief ändern, und solchen, die sich aufgrund von Bewegung und Rotation ändern, unterscheiden“, sagte Yi Yang, Doktorand und Hauptautor der Studie.

Das Team stellte fest, dass einige der durch Erdbeben verursachten seismischen Wellen den Eisenkörper unterhalb der inneren Kerngrenze durchdringen und sich im Laufe der Zeit ändern, was nicht passieren würde, wenn der innere Kern stationär wäre, sagten die Forscher. “Wichtig ist, dass wir sehen, dass sich diese gebrochenen Wellen ändern, bevor die reflektierten Wellen von der inneren Kerngrenze abprallen, was bedeutet, dass die Änderungen aus dem Inneren des inneren Kerns kommen”, sagte Song.

Die Grundlage der Debatte liegt in der Tatsache, dass die früheren Studien einen relativ kleinen Pool von etwas mehrdeutigen Daten untersuchten, die mit einer Methode generiert wurden, die stark von der genauen Uhrzeit abhängt, sagten die Forscher.

“Was unsere Analyse unterscheidet, ist unsere genaue Methode, um genau zu bestimmen, wann die Änderungen der seismischen Signale auftreten und an den verschiedenen seismischen Stationen auf der ganzen Welt ankommen”, sagte Yang. “Wir verwenden in unseren Berechnungen eine seismische Welle, die den inneren Kern nicht erreicht hat, als Referenzwelle, wodurch ein Großteil der Mehrdeutigkeit beseitigt wird.”

Diese genaue Analyse der Ankunftszeit, eine umfangreiche Sammlung von Daten bester Qualität und eine sorgfältige statistische Analyse durch Yang verleihen dieser Studie ihre Leistungsfähigkeit, sagte Song. “Diese Arbeit bestätigt, dass die zeitlichen Änderungen größtenteils, wenn nicht alle, vom Körper des inneren Kerns ausgehen, und die Idee, dass Änderungen der inneren Kernoberfläche die einzige Quelle für die Signaländerungen sind, kann jetzt ausgeschlossen werden”, sagte er.

Referenz: „Ursprung zeitlicher Veränderungen der seismischen Wellen im inneren Kern“ von Yi Yang und Xiaodong Song, 30. April 2020, Earth and Planetary Science Letters.
DOI: 10.1016 / j.epsl.2020.116267

Die National Science Foundation und die Natural Science Foundation of China unterstützten diese Studie.

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