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- 08.05.2003 -

 

 

 

 

 

 


 

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.

 

 Mehr Informationen:

nature science update

V. Rama Murthy, Department of Geology and Geophysics, University of Minnesota

g-o.de: Vulkanismus und Plattentektonik

solarviews.com: Erdinneres und Plattentektonik

 

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Geowissenschaften: Kühlwasserkreislauf im Ozeanboden entdeckt
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