AhA: Warum ist der Erdkern fest?

Die Erde hat einen inneren Ofen. Er wurde vor 4,5 Milliarden Jahren gut befeuert, als der werdende Erdball zahllose Meteoriten und Kleinplaneten einsammelte, die durch das junge Sonnensystem schwirrten. Das frische Material verschmolz bei heftigen Kollisionen mit der Erde. Ein Teil dieser ursprünglichen Hitze steckt noch heute in ihrem Innern.

Während ihrer heißen Jugend deckte sich die Erde mit Rohstoffen ein: mit Eisen und Nickel, die als schwere Metalle hinabsanken und den Erdkern formten, und mit radioaktiven Stoffen wie Uran, Thorium oder Kalium.

Sie heizen unseren Planeten seither durch radioaktive Zerfallsprozesse auf. Ohne eine solche Wärmequelle gäbe es keine aktiven Vulkane, die neues Gestein auswerfen, und keine Wanderbewegungen der Erdplatten, die die Gebirgsbildung in Gang halten. Die Kontinente würden abgetragen, Land unter. Die Erde setzt sich aus unterschiedlich heißen Schichten zusammen. Ihre dünne Kruste ist kalt. Darunter liegt ein 3000 Kilometer dicker Mantel aus Silikatgestein, gefolgt vom äußeren Erdkern vorwiegend aus flüssigem Eisen. Ganz im Innern ist dieser Erdkern fest, obschon es dort mehr als 5000 Grad Celsius heiß sein dürfte. Die kompakte Eisenkugel, etwas kleiner als der Mond, schmilzt nicht. Denn sie steht unter dem enormen Druck der über ihr lastenden Gesteinsmassen.

„Der Druck im Erdinnern nimmt mit der Tiefe immer weiter zu“, sagt Ulrich Hansen, Direktor des Instituts für Geophysik der Uni Münster. So sind zum Beispiel Minerale, die man nahe der Erdkruste findet, einige 100 Kilometer tiefer nicht mehr beständig. Sie werden zusammengepresst, die Atome in ihren Kristallgittern rücken enger zusammen – und verflüssigen sich nicht mehr so leicht. „Mit höherem Druck ändert sich auch der Schmelzpunkt.“

Wegen des gewaltigen Drucks im Zentrum der Erde bleibt der heiße Eisenkern dort fest, während der weniger belastete äußere Erdkern flüssig ist. Genauso sind die Silikate im Erdmantel fest und verflüssigen sich erst bei Druckentlastung zu Magma, wenn sie aufsteigen.

Im Labor können Forscher testen, bei welchem Druck und welcher Temperatur ein Stoff schmilzt. Dazu pressen sie kleine Proben zwischen zwei Diamanten wie im Schraubstock zusammen, bis der Druck so groß wird wie im Erdkern. Erhitzt man die Probe gleichzeitig mit einem Laser, wird sie ab einer bestimmten Temperatur flüssig.