Verborgene Kraft im Erdinneren beeinflusst die Länge des Tages

Bericht - die irakische Zeitung Al-Wasat

Eine Studie von zwei Forschern der Universität Alberta hat eine verborgene Kraft in den Tiefen der Erde aufgedeckt, die die Rotationsgeschwindigkeit des Planeten beeinflussen und so die Tageslänge geringfügig um Teile eines Tausendstels einer Sekunde verändern könnte.

Die Physiker Huifeng Chang und Matthew Dumberry analysierten Aufzeichnungen aus dem Zeitraum 1964 bis 2019 und kombinierten seismische Daten, mit denen die Rotation des inneren Erdkerns verfolgt wurde, mit Modellen zur Bewegung des flüssigen äußeren Kerns, die anhand von Veränderungen im Erdmagnetfeld rekonstruiert wurden.

Nachdem sie die Einflüsse anderer Faktoren, die die Erdrotation beeinflussen können—wie Winde, Meeresströmungen und die langfristige Wirkung des Mondes—ausschlossen, verglichen die Forscher die verbleibenden Änderungen der Tageslänge mit den Effekten dreier verschiedener Mechanismen.

Die Ergebnisse zeigten, dass die gravitative Wechselwirkung zwischen dem inneren Erdkern und dem umgebenden Mantel die konsistenteste Erklärung für die beobachteten Veränderungen darstellt.

Der innere Kern besteht aus einer extrem heißen und dichten Kugel, hauptsächlich aus Eisen und Nickel, ist aber nicht vollkommen kugelförmig. Auch die Massenverteilung im Mantel ist nicht homogen.

Mit der Rotation des inneren Kerns erzeugt die Wechselwirkung zwischen diesen ungleichmäßigen Verteilungen ein sogenanntes Gravitationsdrehmoment, das die Erdrotation geringfügig beschleunigen oder verlangsamen kann, sodass sich die Zeit, die die Erde für eine vollständige Umdrehung um ihre Achse benötigt, leicht ändert und damit die Länge des Tages beeinflusst wird.

Die Forscher verbanden diesen Effekt mit einem Muster von Veränderungen der Erdrotation, das sich über etwa 70 Jahre erstreckt, und stellten fest, dass der innere Kern, obwohl er fest ist, seine Form langsam als Reaktion auf die wirkenden Kräfte verändern kann.

Die Berechnungen zeigten, dass die Annahme eines vollständig starren inneren Kerns nicht gut mit den Beobachtungen übereinstimmt, während die Ergebnisse konsistenter mit den Daten wurden, wenn das Modell eine allmähliche Formänderung zuließ. Beste Schätzungen deuten darauf hin, dass diese Veränderungen über einen Zeitraum von 8 bis 10 Jahren erfolgen, wobei der mögliche Bereich von zwei bis 31 Jahren reicht.

Die Studie lieferte zudem Hinweise auf eine etwa zwei Kilometer dicke, eisenreiche und elektrisch leitfähige Schicht in der Nähe der Basis des Mantels sowie auf Anhäufungen heißerer Materialien mit chemischer Zusammensetzung, die sich von der Umgebung unterscheiden. Die Forscher haben diese Materialien nicht direkt beobachtet, sondern aus Modellen und Berechnungen auf ihre Existenz geschlossen.

Trotz der Bedeutung der Ergebnisse warnen die Forscher davor, das 70-Jahres-Muster als regelmäßigen und sicheren Zyklus zu betrachten; es ist weiterhin unbekannt, ob sich dieses Muster im Lauf der Zeit wiederholt oder die Bedingungen widerspiegelt, die in den sieben Jahrzehnten der betrachteten Daten herrschten.

Die Ergebnisse hängen außerdem von den verwendeten Modellen zur Beschreibung der Bewegung des inneren und des flüssigen äußeren Kerns ab; bei Verwendung unterschiedlicher Modelle änderten sich einige Schätzungen um bis zu 30 %. Die Studie erklärt nicht alle Schwankungen der Tageslänge, insbesondere Änderungen auf Perioden von 10 bis 30 Jahren, die eher mit Kräften an der Grenze zwischen Kern und Mantel zusammenhängen könnten.

Dennoch bietet die Studie einen neuen Ansatz, um Vorgänge in den Tiefen der Erde zu verstehen, und zeigt, wie äußerst kleine Veränderungen der Tageslänge Informationen über die Bewegung, Zusammensetzung und das Verhalten von Materialien im Erdinneren liefern können.

Quelle: Agenturen