Von Tanja Banner
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Im Inneren der Erde ist es heiß – im Erdkern herrschen Temperaturen wie auf der Oberfläche der Sonne. Woher kommt diese unglaubliche Wärme und Energie?
Frankfurt – Unser Planet, die Erde, ist nicht so gut erforscht, wie man annehmen könnte. „Man kann einige Kilometer tief graben und Vulkane und Plattentektonik können Material aus einer Tiefe von mehreren hundert Kilometern an die Oberfläche bringen, aber was etwa 6000 Kilometer unter unseren Füßen liegt, wird bisher nicht gut verstanden“, erklärt Alfred Baron von der Forschungseinrichtung RIKEN SPring-8 Center in Japan gegenüber dem Portal Physicsworld.com .
Um herauszufinden, was sich im Inneren der Erde abspielt und wie der Planet aufgebaut ist, greifen Forscherinnen und Forscher auf ein natürlich auftretendes Phänomen zurück: Erdbeben. Bebt die Erde, entstehen seismische Wellen, die sich durch die unterschiedlichen Schichten der Erde bewegen und der Forschung dabei einiges über den inneren Aufbau des Planeten verraten.
Erde ist aus mehreren Schichten aufgebaut Bisher weiß man, dass die Erde wie eine Zwiebel aufgebaut ist: Sie besteht aus mehreren Schichten. Im flüssigen äußeren Erdkern entsteht das Magnetfeld der Erde, während der innere Erdkern offenbar schwingt und etwa alle 70 Jahre seine Drehrichtung ändert.
Bis etwa 30 Kilometer Tiefe: ErdkrusteBis etwa 2900 Kilometer Tiefe: ErdmantelIn etwa 3000 Kilometern Tiefe: Äußerer Erdkern – bestehend aus flüssigem EisenAb etwa 5100 Kilometern Tiefe: Innerer Erdkern – bestehend aus festem Eisen Ohne Plattentektonik gäbe es womöglich kein Leben auf der Erde Der obere Mantel und die Kruste der Erde bestehen aus verschiedenen sogenannten Platten, die sich bewegen – Erdbeben oder Vulkanausbrüche entstehen so. Doch das ist noch nicht alles: Die Plattentektonik ist ein wichtiger Mechanismus der Erde , ohne sie gäbe es möglicherweise kein Leben auf unserem Planeten.
Im Inneren der Erde gibt es einen festen inneren Kern, der von einem flüssigen Kern umgeben ist. (Archivbild)
© dpa/EUMETSAT
Je tiefer man in die Erde vordringt, desto heißer wird es: In einer Tiefe von 100 Kilometern ist es Fachleuten zufolge 1300 Grad Celsius heiß, an der Grenze zwischen Erdmantel und äußerem Erdkern herrschen bereits 2700 Grad Celsius. Im Bereich zwischen äußerem und innerem Erdkern herrschen laut Forschung mehr als 6000 Grad Celsius – dort ist die Erde also etwa so heiß wie die sichtbare Oberfläche der Sonne, die Fotosphäre .
Woher stammt die große Hitze im Erdkern? Doch woher stammt diese große Hitze im Inneren der Erde? Die scheinbar naheliegendste Antwort ist in diesem Fall falsch. „Die Wärme kommt nicht von der Sonne. Während sie alles an der Erdoberfläche wärmt, kann Sonnenlicht nicht durch viele Meilen ins Planeteninnere dringen“, erklärt der Geologe Shichun Huang von der Universität in Tennessee in einem Beitrag auf dem Portal The Conversation .
Stattdessen gibt es dem Experten zufolge zwei andere Wärmequellen: Ein Teil der Wärme stammt noch aus der Zeit vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, als die Erde entstanden ist. Die Erde war damals eine Kugel, bestehend aus flüssigem Gestein und Lava. Ein Teil dieser Hitze ging verloren, doch der Rest wurde im Inneren unseres Planeten gespeichert, weiß Huang.
Erdkern wird durch radioaktiven Zerfall geheizt Die zweite Wärmequelle der Erde sind radioaktive Isotope, die zerfallen und Energie produzieren. Huang nennt hauptsächlich Kalium-40, Thorium-232, Uran-235 und Uran-238 als die radioaktiven Isotope, die das Erdinnere heiß halten. Uran-235 ist das Material, das in Atomkraftwerken zur Herstellung von Energie genutzt wird.
Lava und Aschewolken: Diese 25 Vulkane auf der Welt sind aktiv – einer sticht besonders heraus Vulkan im spanischen La Palma: Mehr als drei Monate lang hatte der Vulkan 2021 Rauch, Asche und mehr als 1000 Grad heiße Lava ausgespuckt. Es war der längste Ausbruch in der Geschichte der Insel. Seitdem gab es keine neuen größeren Eruptionen mehr. © Emilio Morenatti/dpa Der Ätna in Italien ist seit 2020 wieder sehr aktiv. Immer wieder kam es seitdem zu Ascheauswürfen und kleineren Lavaströmen. © Michael Weber / Imago Auf der Reykjanes-Halbinsel in Island ereigneten sich seit Dezember 2023 mehrere Spalteneruptionendie durch eine Serie von Erdbeben und die Ansammlung von Magma im Untergrund ausgelöst wurden. Diese Eruptionen sind typischerweise basaltisch und weniger explosiv, was bedeutet, dass sie in der Regel nur geringe Ascheemissionen verursachen und den Flugverkehr nicht beeinträchtigen, jedoch stellen sie eine Gefahr für die nahegelegene Stadt Grindavík dar, die mehrfach evakuiert wurde. © IMAGO / Cover-Images Der Merapi, ein Stratovulkan auf Java, Indonesien, zählt zu den aktivsten und gefährlichsten Vulkanen der Welt mit durchschnittlich einer Eruption alle sieben Jahre und 67 dokumentierten Ausbrüchen in den vergangenen Jahrhunderten. Seine explosive Aktivität, charakterisiert durch pyroklastische Ströme, Lavaströme und Aschewolken, stellt eine ständige Bedrohung für die dicht besiedelte Umgebung dar, einschließlich der etwa 35 km entfernten Großstadt Yogyakarta mit 1,5 Millionen Einwohnern in der Metropolregion. © IMAGO/Antonius Jagad SR Der Mauna Loa auf Hawaii, der größte aktive Vulkan der Welt, brach am 27. November 2022 nach fast 40 Jahren Ruhe wieder aus und erzeugte Lavafontänen sowie Aschewolken, die eine Gefährdung für die umliegenden Gebiete darstellten. Die Eruption führte zu einer vorübergehenden Warnstufe „Rot“, wurde jedoch schnell auf „Orange“ herabgestuft, da die Lavaaktivität abnahm und keine unmittelbare Gefahr für Infrastruktur oder Bevölkerung mehr bestand. Der Mauna Loa auf Hawaii, der größte aktive Vulkan der Welt, brach am 27. November 2022 nach fast 40 Jahren Ruhe wieder aus und erzeugte Lavafontänen sowie Aschewolken, die eine Gefährdung für die umliegenden Gebiete darstellten. Die Eruption führte zu einer vorübergehenden Warnstufe „Rot“, wurde jedoch schnell auf „Orange“ herabgestuft, da die Lavaaktivität abnahm und keine unmittelbare Gefahr für Infrastruktur oder Bevölkerung mehr bestand. © IMAGO / Depositphotos Vulkanausbruch Stromboli, Vulkaninsel, Italien, Sizilien Ebenfalls sehr aktiv in Italien: der Stromboli. Die Vulkaninsel befindet sich nordöstlich von Sizilien. Die Lavaströme des mehr als 900 Meter hohen Vulkans fließen oft bis zur Küste. Die anhaltende strombolianische Aktivität setzt sich fort. © Ingv/dpa Der Vulkan Sakurajima ist einer der aktivsten Vulkane Japans und befindet sich in der Präfektur Kagoshima auf der Insel Kyūshū. Er hat eine Höhe von 1117 Metern und ist bekannt für seine kontinuierliche vulkanische Aktivität, die seit seiner letzten großen Eruption im Jahr 1914, als er mit der Ōsumi-Halbinsel verbunden wurde, immer wieder auftritt. Der Vulkan Sakurajima ist einer der aktivsten Vulkane Japans und befindet sich in der Präfektur Kagoshima auf der Insel Kyūshū. Er hat eine Höhe von 1117 Metern und ist bekannt für seine kontinuierliche vulkanische Aktivität, die seit seiner letzten großen Eruption im Jahr 1914, als er mit der Ōsumi-Halbinsel verbunden wurde, immer wieder auftritt. © Kuri2000/Imago Whakaari/White Island, ein aktiver Vulkan vor der Küste Neuseelands, ist bekannt für seine phreatischen Eruptionen, bei denen Dampf und vulkanische Gase explosionsartig freigesetzt werden. Der Vulkan zeigt regelmäßig Anzeichen von Unruhe, wie erhöhte seismische Aktivität, Gasemissionen und gelegentliche Aschewolken, was zu einer ständigen Überwachung und wiederholten Anpassungen des Alarmstatus‘ führt. Whakaari/White Island, ein aktiver Vulkan vor der Küste Neuseelands, ist bekannt für seine phreatischen Eruptionen, bei denen Dampf und vulkanische Gase explosionsartig freigesetzt werden. Der Vulkan zeigt regelmäßig Anzeichen von Unruhe, wie erhöhte seismische Aktivität, Gasemissionen und gelegentliche Aschewolken, was zu einer ständigen Überwachung und wiederholten Anpassungen des Alarmstatus‘ führt. © Gudella / Imago Der Sabancaya-Vulkan in Peru zeigt eine hohe eruptive Aktivität mit etwa 40 explosiven Eruptionen pro Tag, die Vulkanasche bis zu 2000 Meter über den Krater ausstoßen. Gleichzeitig wächst im Krater ein aktiver Lavadom, während die Warnstufe auf Orange bleibt und die Öffentlichkeit aufgefordert wird, einen Sicherheitsradius von 12 Kilometer einzuhalten. Der Sabancaya-Vulkan in Peru zeigt eine hohe eruptive Aktivität mit etwa 40 explosiven Eruptionen pro Tag, die Vulkanasche bis zu 2000 Meter über den Krater ausstoßen. Gleichzeitig wächst im Krater ein aktiver Lavadom, während die Warnstufe auf Orange bleibt und die Öffentlichkeit aufgefordert wird, einen Sicherheitsradius von 12 Kilometer einzuhalten. © IMAGO / Depositphotos Der Nyiragongo ist ein 3470 Meter hoher Vulkan in der Demokratischen Republik Kongo, der für seine extrem dünnflüssige Lava und seinen permanenten Lavasee bekannt ist. Er gilt als einer der gefährlichsten Vulkane Afrikas, der mehrfach verheerende Ausbrüche hatte, bei denen Teile der nahe gelegenen Stadt Goma zerstört und zahlreiche Menschen getötet wurden. Der Nyiragongo ist ein 3470 Meter hoher Vulkan in der Demokratischen Republik Kongo, der für seine extrem dünnflüssige Lava und seinen permanenten Lavasee bekannt ist. Er gilt als einer der gefährlichsten Vulkane Afrikas, der mehrfach verheerende Ausbrüche hatte, bei denen Teile der nahe gelegenen Stadt Goma zerstört und zahlreiche Menschen getötet wurden. © Argentique /Imago Mount Erebus, Antarktis, Vulkan, Lava Der Mount Erebus in der Antarktis gilt seit 50 Jahren als südlichster aktiver Vulkan der Erde. Eine Forschungs-Station überwacht die Aktivitäten. Die letzte Eruption wurde 2018 registriert. Die Aktivität hält an, mit einem persistenten Lavasee im Krater. © Werner Stambach / Imago Der Fuego in Guatemala produziert derzeit strombolianische Eruptionen. Diese strombolianische Aktivität ist charakteristisch für den Vulkan. Der Fuego in Guatemala produziert derzeit strombolianische Eruptionen. Diese strombolianische Aktivität ist charakteristisch für den Vulkan. © IMAGO Popocatépetl, Mexiko, Vulkan, aktiv, Lava Der Popocatépetl in Mexiko ist seit 1994 wieder aktiv. Seitdem ist es verboten, den Gipfel des Vulkans zu besteigen. Immer wieder kommt es zu explosionsartigen Ausbrüchen und Aschewolken. © Omar Contreras / Imago Der Eyjafjallajökull, ein Stratovulkan in Island, erlangte 2010 weltweite Bekanntheit durch seinen Ausbruch, der den europäischen Flugverkehr tagelang lahmlegte und massive wirtschaftliche Auswirkungen hatte. Die Eruption zeichnete sich durch eine Kombination aus Lavaströmen und explosiven Aschewolken aus, wobei die Interaktion zwischen heißem Magma und der Gletscherkappe des Vulkans zu besonders feinen Aschepartikeln führte, die eine ernsthafte Gefahr für Flugzeugtriebwerke darstellten. Der Eyjafjallajökull, ein Stratovulkan in Island, erlangte 2010 weltweite Bekanntheit durch seinen Ausbruch, der den europäischen Flugverkehr tagelang lahmlegte und massive wirtschaftliche Auswirkungen hatte. Die Eruption zeichnete sich durch eine Kombination aus Lavaströmen und explosiven Aschewolken aus, wobei die Interaktion zwischen heißem Magma und der Gletscherkappe des Vulkans zu besonders feinen Aschepartikeln führte, die eine ernsthafte Gefahr für Flugzeugtriebwerke darstellten. © IMAGO/Atli Mar Hafsteinsson Vulkanausbruch auf Hawaii, Kilauea, Lava, Magma Der aktivste Vulkan der Welt ist der Kīlauea auf der Insel Big Island in Hawaii. Seit 1983 fließt hier kontinuierlich Lava, was ihn zu einem der aktivsten Vulkane weltweit macht. Kīlauea hat eine Höhe von 1247 Metern und ist bekannt für seine effusiven Ausbrüche, bei denen Lava in Form von Lavaströmen aus dem Erdinneren austritt. © Uncredited/U.S. Geological Survey/AP/dpa Der Krakatau in Indonesien ist für seinen katastrophalen Ausbruch von 1883 berühmt, bei dem über 36.000 Menschen starben und massive geologische Veränderungen ausgelöst wurden. Seit 1927 wächst der Anak Krakatau (Kind des Krakatau) durch kontinuierliche vulkanische Aktivität und zeigt regelmäßig strombolianische Eruptionen mit Asche- und Gaswolken sowie gelegentlichen Lavaströmen. Der Krakatau in Indonesien ist für seinen katastrophalen Ausbruch von 1883 berühmt, bei dem über 36.000 Menschen starben und massive geologische Veränderungen ausgelöst wurden. Seit 1927 wächst der Anak Krakatau (Kind des Krakatau) durch kontinuierliche vulkanische Aktivität und zeigt regelmäßig strombolianische Eruptionen mit Asche- und Gaswolken sowie gelegentlichen Lavaströmen. © IMAGO / Cover-Images Der Piton de la Fournaise auf der französischen Insel La Réunion ist mit 2632 Metern Höhe einer der aktivsten Vulkane der Welt und wird seit 2010 als UNESCO-Weltnaturerbe gelistet. Der Vulkan bricht durchschnittlich alle neun Monate aus, wobei die meist ungefährlichen effusiven Eruptionen flüssige Lava freisetzen und ein einzigartiges Naturschauspiel bieten, das die Landschaft mit schwarzem Gestein und kontrastierender grüner Vegetation prägt. Der Piton de la Fournaise auf der französischen Insel La Réunion ist mit 2632 Metern Höhe einer der aktivsten Vulkane der Welt und wird seit 2010 als UNESCO-Weltnaturerbe gelistet. Der Vulkan bricht durchschnittlich alle neun Monate aus, wobei die meist ungefährlichen effusiven Eruptionen flüssige Lava freisetzen und ein einzigartiges Naturschauspiel bieten, das die Landschaft mit schwarzem Gestein und kontrastierender grüner Vegetation prägt. © IMAGO / Pond5 Images Erta Ale, Äthiopien, Afrika, Vulkan, Lavasee Der Erta Ale (übersetzt: „Berg, der raucht“) im Nordosten Äthiopiens ist gut 613 Meter hoch. 2017 gab es starke Aktivitäten innerhalb des Lavasees. © Matthew Bailey / Imago Der Sinabung, ein 2460 Meter hoher Stratovulkan im Norden Sumatras, erwachte 2010 nach 400 Jahren Ruhe und zeigt seitdem anhaltende explosive Aktivität mit pyroklastischen Strömen, Aschewolken und Lavadomen. Seine Ausbrüche haben zahlreiche Dörfer zerstört, Todesopfer gefordert und Zehntausende Menschen zur Evakuierung gezwungen, wodurch der Sinabung als einer der gefährlichsten Vulkane Indonesiens gilt und unter ständiger Beobachtung steht. Der Sinabung, ein 2460 Meter hoher Stratovulkan im Norden Sumatras, erwachte 2010 nach 400 Jahren Ruhe und zeigt seitdem anhaltende explosive Aktivität mit pyroklastischen Strömen, Aschewolken und Lavadomen. Seine Ausbrüche haben zahlreiche Dörfer zerstört, Todesopfer gefordert und Zehntausende Menschen zur Evakuierung gezwungen, wodurch der Sinabung als einer der gefährlichsten Vulkane Indonesiens gilt und unter ständiger Beobachtung steht. © IMAGO/Kusuma Wijaya Vesuv, Europa, Vulkan, Italien, aktiv Der Vesuv: Europas einziger aktiver Vulkan auf dem europäischen Festland brach das letzte Mal im März 1944 – seitdem befindet der knapp 1300 Meter hohe Vulkan offiziell in einer „Ruhephase“. Obwohl er als ruhend gilt, wird er weiterhin genau überwacht. © Stefan Rousseau/dpa Der Ebeko-Vulkan auf der Kurileninsel Paramushir in Russland ist einer der aktivsten Vulkane der Region und zeigt häufige phreatische Eruptionen, bei denen Asche bis zu 3.500 Meter hoch ausgestoßen wird. Die jüngsten Aktivitäten, die im Februar 2024 stattfanden, führten zu einer Warnung für den Flugverkehr aufgrund der Aschewolken. Der Ebeko-Vulkan auf der Kurileninsel Paramushir in Russland ist einer der aktivsten Vulkane der Region und zeigt häufige phreatische Eruptionen, bei denen Asche bis zu 3.500 Meter hoch ausgestoßen wird. Die jüngsten Aktivitäten, die im Februar 2024 stattfanden, führten zu einer Warnung für den Flugverkehr aufgrund der Aschewolken. © IMAGO/KURIL BAND Dukonu, Vulkan, Indonesien, Eruption, Lava Der Dukonu in Indonesien ist knapp 1200 Meter hoch. Zwar ereignete sich die letzte schwere Eruption bereits im Jahr 1550, seit 1933 ist er jedoch kontinuierlich aktiv – und einer der aktivsten weltweit. Er zeigt kontinuierliche Aktivität mit häufigen Ascheeruptionen. © Westend61 / Imago Der Shiveluch-Vulkan auf der Kamtschatka-Halbinsel in Russland ist einer der aktivsten und explosivsten Vulkane der Welt, der am 10. April 2023 mit einer massiven Eruption ausbrach, die eine Aschewolke bis zu 16 Kilometer hoch schleuderte und eine Fläche von etwa 108.000 Quadratkilometern bedeckte. Diese explosive Aktivität führt zur Bildung von Lavadomen und pyroklastischen Strömen, während die Warnstufe für den Luftverkehr auf Rot angehoben wurde, um die umliegenden Städte und Dörfer vor den Gefahren der vulkanischen Emissionen zu schützen. Der Shiveluch-Vulkan auf der Kamtschatka-Halbinsel in Russland ist einer der aktivsten und explosivsten Vulkane der Welt, der am 10. April 2023 mit einer massiven Eruption ausbrach, die eine Aschewolke bis zu 16 Kilometer hoch schleuderte und eine Fläche von etwa 108.000 Quadratkilometern bedeckte. Diese explosive Aktivität führt zur Bildung von Lavadomen und pyroklastischen Strömen, während die Warnstufe für den Luftverkehr auf Rot angehoben wurde, um die umliegenden Städte und Dörfer vor den Gefahren der vulkanischen Emissionen zu schützen. © IMAGO/Kamchatka branch of RAS Geophysi Der Sangay-Vulkan in Ecuador, mit einer Höhe von 5.230 Metern, ist einer der aktivsten Vulkane Südamerikas und zeigt seit 1934 nahezu ununterbrochene eruptive Aktivität, die durch regelmäßige Asche- und Felsauswürfe gekennzeichnet ist. Seine Eruptionen, die alle 15 bis 60 Minuten stattfinden, führen zur kontinuierlichen Bildung eines Vulkankegels und stellen eine ständige Gefahr für die umliegenden Gebiete dar. Der Sangay-Vulkan in Ecuador, mit einer Höhe von 5.230 Metern, ist einer der aktivsten Vulkane Südamerikas und zeigt seit 1934 nahezu ununterbrochene eruptive Aktivität, die durch regelmäßige Asche- und Felsauswürfe gekennzeichnet ist. Seine Eruptionen, die alle 15 bis 60 Minuten stattfinden, führen zur kontinuierlichen Bildung eines Vulkankegels und stellen eine ständige Gefahr für die umliegenden Gebiete dar. © IMAGO / Pond5 Images Masaya, Nicaragua, Vulkan, Lava, Gestein Der Masaya in Nicaragua: 2015 bildete sich ein Krater mit einem Lavasee. Messversuche mit einer Wärmebildkamera ergaben dort Temperaturen von etwa 1200 Grad Celsuis. © dimarik / Imago Bleibt noch eine Frage: Wie kann der aus Eisen und Nickel bestehende innere Erdkern bei Temperaturen von mehr als 6000 Grad Celsius fest sein und nicht schmelzen? Bei einem Druck wie an der Erdoberfläche (1 bar) schmilzt Eisen bei 1500 Grad Celsius, Nickel hat einen etwas niedrigeren Schmelzpunkt. Im Mittelpunkt der Erde herrscht jedoch ein Druck von 3,5 Millionen bar – bei diesem extremen Druck bilden Nickel und Eisen trotz der hohen Temperatur eine feste Metallkugel, die rotiert. (tab)
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