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Geophysik:
Kalium heizt den Erdkern
Bis zu zehn Prozent der vom
Erdkern produzierten Wärme könnte aus dem Zerfall radioaktiven
Kaliums stammen.
(jkm) - Zu diesem Schluss kommen
amerikanische und Schweizer Geologen im Magazin "Nature".
Ihre Experimente zeigen, dass Kalium aus dem Erdmantel in den
Kern übergehen und so nicht nur die Erzeugung des irdischen
Magnetfelds, sondern auch den Materialtransport im Mantel antreiben
kann.
Ein derartiger Heizmechanismus
war bereits vor Jahrzehnten postuliert worden. Bisherige Hochdruck-Experimente
zum Übergang von Kalium aus Silikatmineralien des Mantels
in die schwefelhaltige Eisenschmelze des Kerns hatten jedoch widersprüchliche
Resultate geliefert. V. Rama Murthy von der University of Minnesota,
Minneapolis, und seine Kollegen glauben, nun den Grund dafür
entdeckt zu haben: Schmieröl.
Nach dem Abkühlen der Schmelze
wird diese als Vorbereitung auf die nachfolgenden Analysen geschnitten
und poliert. Als Kühl- und Schmiermittel wurde dabei meist
Öl benutzt. Murthy und seine Kollegen fanden, dass das Öl
jedoch Kalium aus der Metallphase herauslöst, so dass die
Analyse nur geringe Mengen des Alkalimetalls in den Eisen-Schwefel-Komponenten
findet. Daher ersetzten sie das Öl durch Bornitrid-Pulver
als Schmiermittel und fanden prompt, dass mit steigender Temperatur
immer mehr Kalium in die Eisen-Schwefel-Schmelze übergeht.
Aufgrund ihrer Resultate schätzen
die Forscher, dass der Erdkern bis zu 130 ppm (parts per million)
Kalium-40 enthält. Das Isotop zerfällt mit einer Halbwertszeit
von 1,25 Milliarden Jahren und könnte unter heutigen Bedingungen
0,4 bis 0,8 Terawatt (Billionen Watt) Wärmeleistung erbringen,
bis zu zehn Prozent der gesamten Wärmeproduktion des Erdkerns.
Diese zusätzliche Heizleistung könnte nach Ansicht der
Forscher ausreichen, den gesamten Erdmantel, und nicht nur Teile
davon, in Konvektion zu versetzen. Zudem könne sie erklären,
warum der Dynamo im Erdkern schon vor 3,5 Milliarden Jahren anlief
und seitdem das irdische Magnetfeld erzeugt.
"Es erscheint definitiv möglich,
dass Wärme aus radioaktivem Zerfall von Kalium-40 die thermische
Entwicklung und globale Prozesse von Erde und Mars beeinflussen",
schließen Murthy und seine Kollegen. Mit der von ihnen entwickelten
Technik sollte sich überprüfen lassen, ob auch Uran
und Thorium zur Wärmeproduktion im Erdkern beitragen.
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