Die Erde birgt tief in ihrem Kern riesige Mengen Wasserstoff – weit mehr als bisher angenommen. Eine neue Studie zeigt, dass der Kern bis zu 45-mal mehr Wasserstoff enthält als alle Ozeane zusammen und beendet damit eine langjährige Debatte darüber, wie dieses entscheidende Element auf unseren Planeten gelangte. Bei dieser Entdeckung geht es nicht nur um Zahlen; Es verändert unser Verständnis der Entstehung der Erde und der Mechanismen der Abgabe von Schlüsselelementen.
Die langjährige Debatte
Seit Jahrzehnten streiten Wissenschaftler darüber, wann Wasserstoff die Erde erreicht hat. Wurde es früh, während der Planetenentstehung, oder später durch Kometeneinschläge abgegeben? Die Schwierigkeit liegt darin, Wasserstoff tief im Erdinneren zu messen. Es ist das kleinste Element und macht eine präzise Erkennung unter extremem Druck und Hitze nahezu unmöglich.
Ein neuer Ansatz: Atomsondentomographie
Frühere Schätzungen stützten sich auf Röntgenbeugung, bei der analysiert wurde, wie Materialien Röntgenstrahlen streuen, um ihre Zusammensetzung zu quantifizieren. Diese Methode machte jedoch entscheidende Annahmen über die Eisenkristallstrukturen und das Verhalten anderer Kernelemente wie Silizium und Sauerstoff. Die neue Forschung umgeht diese Einschränkungen durch den Einsatz der Atomsondentomographie. Diese fortschrittliche Technik erstellt selbst unter extremen Bedingungen 3D-Karten der Elementzusammensetzung im Nanomaßstab.
Um die Entstehung des Kerns zu simulieren, drückten die Forscher eine Eisenmetallprobe zwischen zwei Diamanten, um einen enormen Druck zu erzeugen, und erhitzten sie dann auf fast 5.000 °C (8.730 °F). Die Atomsondentomographie ergab, dass sich Wasserstoff, Sauerstoff und Silizium gleichzeitig in Eisenkristalle auflösen und ihre Struktur auf bisher unbekannte Weise verändern.
Wichtige Erkenntnisse: Wasserstoff kommt früh
Die Ergebnisse zeigen, dass Wasserstoff 0,07 % bis 0,36 % des Gewichts des Erdkerns ausmacht. Diese Konzentration deutet darauf hin, dass Wasserstoff bei der anfänglichen Entstehung des Planeten eingebaut und nicht später durch Kometen hinzugefügt wurde. Wenn Kometen die Hauptquelle gewesen wären, würde sich der Wasserstoff in flacheren Schichten und nicht im Kern konzentrieren. Die Studie ist die erste, die den Mechanismus des Eindringens von Wasserstoff in den Erdkern genau aufklärt.
„Dies ist das erste Mal, dass der Mechanismus identifiziert wurde, wie Wasserstoff in den Kern gelangt“, sagt der Hauptautor der Studie, Dongyang Huang.
Diese Erkenntnis ist nicht nur akademisch. Das Verständnis, wie Wasserstoff in den Erdkern gelangte, könnte Einblicke in die Planetenentwicklung, die Verteilung von Elementen auf anderen Gesteinsplaneten und sogar die Bedingungen liefern, die für die Entstehung von Leben notwendig sind. Der Erdkern bleibt ein Grenzgebiet der Entdeckung, und diese Studie stellt einen bedeutenden Schritt vorwärts bei der Entschlüsselung seiner Geheimnisse dar.
