Die Erde, wie viele andere Planeten, besitzt einen Kern. Jahrzehntelang wurde angenommen, dass seine Struktur simpel ist: eine flüssige Außenschicht und ein fester, harter Kern im Inneren. Jüngste Forschungen haben jedoch dieses Bild erschüttert. Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat entdeckt, dass im tiefsten Inneren der Erde möglicherweise eine mysteriöse Materiezustand existiert – teils fest, teils flüssig. Doch wie ist das überhaupt möglich?

Das alte Modell gerät ins Wanken

Über viele Jahre hinweg wurde der Kern als weitgehend unverändert betrachtet. Physiker waren sich einig, dass die äußere Schicht flüssig und die innere fest ist, bedingt durch den enormen Druck. Jedoch zeigten einige seismische Untersuchungen merkwürdige Anomalien. Einige Wellen schienen mysteriös langsamer zu werden, während bestimmte Messungen darauf hinwiesen, dass das Innere eher eine „weiche“ Struktur als eine plumpe feste Masse aufweist.

Ein neuer Ansatz durch die Forscher aus China

Wissenschaftler von der Université de Sichuan haben unter Verwendung einer Legierung aus Eisen und Kohlenstoff entdeckt, dass im Kern ein zusätzlicher Zustand existieren könnte. Dieser Zustand weist sowohl Eigenschaften von Flüssigkeiten als auch von Feststoffen auf.

Laut den Autoren der Studie wurde erstmals experimentell gezeigt, dass eine solche Legierung eine extrem niedrige Schergeschwindigkeit aufweist. Dies bedeutet, dass sie sich quasi „weich“ verhält, dabei aber strukturell stabil bleibt. Der Wissenschaftler Youjun Zhang erklärt, dass die Kohlenstoffatome in diesem Zustand sich wie tanzende Kinder verhalten und durch die kristalline Gitterstruktur des Eisens gleiten, wobei das Eisen selbst fest und stabil bleibt. Diese sogenannte superionische Phase reduziert die Steifigkeit der Legierung erheblich.

Ein neuer Erklärungsansatz für alte Rätsel

Da der Erdkern nicht direkt erforscht werden kann, basieren unsere Erkenntnisse auf seismischen Messungen. Diese zeigen schon lange Unstimmigkeiten: Wellen breiten sich manchmal so aus, als ob im Inneren kein fester Metallkern, sondern eine „weichere“ Masse existiert.

Wissenschaftler der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hatten bereits 2022 die Hypothese aufgestellt, dass die Superionisierung der Schlüssel zu diesen Rätseln sein könnte. Damals war es nur eine theoretische Überlegung, jedoch ist es mittlerweile experimentell bestätigte Richtung.

Wiederherstellung der extremen Bedingungen im Labor

Im Rahmen des Experiments wurden Eisen-Kohlenstoff-Proben mit einer Geschwindigkeit von 7 km/s auf ein hoch komprimiertes Lithiumfluorid-Ziel abgefeuert. Dadurch wurde ein Druck von 140 Gigapascal und eine Temperatur von nahezu 2600 Kelvin (2327 °C) erreicht.

Obwohl dies noch nicht die extremen Bedingungen des Erdinneren widerspiegelt, wo der Druck 330 bis 360 Gigapascal erreicht und Temperaturen bis zu 5000–6000 Kelvin entstehen können, haben die geschaffenen Bedingungen die Wissenschaftler näher an ein zuverlässiges Modell der Prozesse im Inneren des Planeten gebracht.

Ein neues Verständnis des Erdkerns

Diese Entdeckung ist bedeutsam, da der Kern lange Zeit als nahezu statisch und „ruhig“ betrachtet wurde. Es wird jedoch klarer, dass seine Dynamik weitaus komplexer sein könnte. Möglicherweise geschieht unter unseren Füßen mehr, als alte Lehrbücher vermuten lassen.

Wissenschaftlicher Kontext

Künstliche Intelligenz, Gentherapie, Raumfahrt – die Welt der Wissenschaft zwingt uns ständig dazu, das zu überdenken, was wir für Wissen gehalten haben. So geschieht es auch jetzt: Neue Experimente bringen uns dazu, unsere Vorstellungen von den Tiefen unseres Planeten neu zu bewerten.

Die Arbeit der chinesischen Forscher zeigt, dass der Erdkern möglicherweise kein massiver, erstarrter Ball ist, sondern ein dynamisches, komplexes System. Ähnlich einer Zwiebel mit verborgenen Schichten birgt er noch zahlreiche ungeklärte Fragen.