• Zitty
  • Potsdamer Neueste Nachrichten
  • Berlin 030
  • Bootshandel
  • Qiez
  • zweitehand
  • twotickets
  • Berliner Köpfe
  • wetterdienst berlin

Physik : Radioaktivität wärmt Erde – zur Hälfte

Von Jan-Oliver Löfken
Feuerberg. Vulkanausbrüche bringen die große Hitze aus dem Inneren der Erde an die Oberfläche. Foto: picture-alliance/ dpaBild vergrößern
Feuerberg. Vulkanausbrüche bringen die große Hitze aus dem Inneren der Erde an die Oberfläche. - Foto: picture-alliance/ dpa

Physiker haben den Wärmehaushalt des Planeten genauer als je zuvor analysiert. Ihr Ergebnis: Der radioaktive Zerfall allein liefert nicht genug Energie für die Erdhitze.

Speiende Vulkane, Erdbeben und das Erdmagnetfeld – die Energie für all diese Prozesse gewinnt die Erde aus der großen Hitze im Inneren des Planeten. Etwa 44 Terawatt, das sind 44 Billionen Watt, Wärme strahlt die Erde permanent in die Kälte des Weltraums ab. Die Hälfte davon stammt aus radioaktiven Kernprozessen, die vor allem in der Erdkruste und in dem bis zu 2900 Kilometer tiefen Mantel stattfinden. Diese neue Abschätzung gelang dem internationalen Forscherteam der KamLAND-Kooperation, die in Japan einen der größten Anti-Neutrino-Detektoren in der Nähe der Stadt Toxama betreibt. Ihre bisher genaueste Analyse des Wärmehaushalts der Erde veröffentlichte die Gruppe aus Teilchenphysikern in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“.

„Die Erde hat sich seit ihrer Bildung abgekühlt“, berichten Itaru Shimizu von der Tohoku-Universität in Miyagi und seine Kollegen. Doch die Restwärme der kosmischen Zusammenballung reicht nicht aus, um die komplette Hitze in der Erde mit Temperaturen von bis zu 5000 Grad Celsius zu erklären. Der radioaktive Zerfall der Elemente Uran, Thorium und Kalium liefert allein etwa 24 Terawatt Wärme. Möglich wurde diese neue, bisher genaueste Abschätzung mit dem KamLAND-Neutrino-Detektor.

Bei den Zerfallsprozessen entstehen Antineutrinos, die ohne Mühe durch die Erdschichten fliegen können. In dem KamLAND-Detektor treffen sie jedoch auf einen Stahlbehälter von 18 Metern Durchmesser, der mit 1000 Tonnen Mineralöl, Benzol und fluoreszierenden Substanzen gefüllt ist. Hier prallen die Antineutrinos sehr selten auf Protonen und wandeln diese in Neutronen um. Bei diesem und anschließenden Kernprozessen entstehen winzige Lichtblitze, die mit knapp 2000 hoch empfindlichen Nachweisgeräten gezählt werden können. Aus gerade einmal 841 solcher Ereignisse, die zwischen März 2002 und November 2009 beobachtet wurden, konnten die Forscher auf die radioaktiven Zerfälle in der Erde zurückschließen. So erzeugen zerfallendes Uran und Thorium zwei und das radioaktive Kalium-Isotop K-40 etwa vier Terawatt Wärme.

„Mit großer Sicherheit können wir sagen, dass der radioaktive Zerfall allein nicht genug Energie für die Erdhitze liefert“, sagt der KamLAND-Forscher Stuart Freedman vom amerikanischen Lawrence Berkeley National Laboratory. Ob aber allein die Restwärme aus der Entstehungszeit der Erde oder noch andere Quellen die verbleibenden Terawatt liefern, sei bisher nicht eindeutig zu beantworten.

Diese Studie, die zusätzlich mit Daten vom italienischen Neutrino-Detektor Borexino im Gran-Sasso-Massiv gestützt wird, liefert den bisher genauesten Einblick in den Wärmehaushalt der Erde. Auf dieser Basis können Geophysiker nun die gigantischen Wärmeflüsse, die die Erdplatten antreiben und die Basis für Vulkanismus, Erdbeben und das Erdmagnetfeld legen, besser verstehen. wsa

Tagesspiegel twittert

Folgen Sie unserer Wissen und Forschen Redaktion auf Twitter:

Kai Kupferschmidt:


Ralf Nestler:


Tilmann Warnecke:


Der Tagesspiegel im Sozialen Netz

Empfehlungen bei Facebook

Weitere Themen

Foto:

Dr. Dollars Diagnose und weitere Artikel aus unserem Gesundheit-Ressort.

Gesundheit