Verschobener Erdkern als Erklärung für asymmetrische Erdbebenwellen?

Ein nicht im Mittelpunkt liegender Eisenkern könnte die Ursache dafür sein, dass sich seismische Wellen in der östlichen Hemisphäre schneller ausbreiten als in der westlichen.

Ausbreitung von Erdbebenwellen
Ausbreitung von Erdbebenwellen

Erlangen/Cluj-Napoca (Rumänien) - Der feste Eisenkern der Erde liegt möglicherweise nicht genau im Mittelpunkt unseres Planeten, sondern um bis zu hundert Kilometer dagegen verschoben. Das könnte erklären, warum sich seismische Wellen in der östlichen Hemisphäre schneller durch das Erdinnere ausbreiten als in der westlichen Hemisphäre, so ein Forscherduo aus Rumänien und Deutschland. Es müsse allerdings noch überprüft werden, ob sich die physikalischen Folgen einer solchen Schieflage mit allen bekannten Messungen in Einklang bringen lassen.

Die Seismologie ist die wichtigste Methode der Geophysiker, um einen Blick ins Innere der Erde zu werfen. Dabei messen die Forscher die Zeit, die Erdbebenwellen brauchen, um den Planeten zu durchqueren. Die Messungen zeigen unter anderem, dass die Erde einen 2400 Kilometer großen Kern aus nahezu reinem, kristallinen Eisen besitzt, der von einem flüssigen äußeren Kern aus Eisen und Nickel umgeben ist. Neuere Messungen haben jedoch gezeigt, dass sich die seismischen Wellen nicht gleichmäßig durch den festen Kern ausbreiten: Sie durchqueren die östliche Hälfte offenbar schneller als die westliche.

Die Geophysiker haben sich dafür eine Reihe komplexer Erklärungen ausgedacht. Vielleicht sind beispielsweise die beiden Hemisphären verschieden heiß. Aber auch dafür wäre wieder eine Erklärung nötig, denn normalerweise würde sich eine solche Temperaturdifferenz im Eisen schnell ausgleichen. Eine unterschiedliche Rotation von innerem und äußerem Kern könnte einen Temperaturunterschied aufrechterhalten. Zwar gibt es Hinweise darauf, dass der Eisenkern tatsächlich etwas schneller rotiert als der äußere Kern, aber wie groß die Differenz ist und ob sie die Ost-West-Asymmetrie erklären kann, ist umstritten.

Calin Vamos vom Popoviciu-Institut für Numerische Analysis in Rumänien und Nicolae Suciu von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg präsentieren nun eine wesentlich einfachere Erklärung: Der Eisenkern, so die beiden Forscher, liege nicht genau im Mittelpunkt, sondern um zehn bis 100 Kilometer dagegen verschoben. In ihrem Modell breiten sich die Erdbebenwellen dann nicht mehr mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch den Kern aus, sondern sie durchqueren im Osten einfach einen größeren Teil des Eisenkerns als im Westen und brauchen dadurch weniger Zeit, weil die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Eisen höher ist. Die Simulationen der beiden Forscher zeigen, dass ihr Modell gut mit seismologischen Messungen übereinstimmt. "Ein verschobener innerer Kern hat aber Folgen für viele mechanische, thermische und magnetische Phänomene im Erdinneren", so Vamos und Suciu, und diese Konsequenzen müssten nun genau studiert und mit Messungen verglichen werden.