11/04/2012 - Die Leitfähigkeit des Eisens im Erdkern ist doppelt so hoch wie man dachte.

Menéame

Legierungen, die den innersten Teil der Erde bilden, haben eine zwei- oder dreimal höhere Leitfähigkeit als man dachte. Diese Ergebnisse können Veränderungen in der Geschichte des Planeten mit sich bringen.

Die Erde hat ein Herz von Festes Eisen umgeben von einer flüssigen und warmen Schicht aus demselben Material, die sich ständig in Rührung befindet. Es wird angenommen, dass Ihre intensive Aktivität ist verantwortlich für das Erdmagnetfeld. Nun könnten neue Daten über das Eisen des äußeren Kerns die wissenschaftlichen Modelle über die Erdgeschichte und ihren Magnetismus neu schreiben lassen.

"Wir haben festgestellt, dass die thermische und elektrische Leitfähigkeit von Eisen und seinen Legierungen im Erdkern doppelt oder dreimal so hoch ist wie bisher," erklärt SINC Dario Alfe, der erste Autor der Forschung, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Alfe und sein Team haben diese Daten durch präzise Quantenmechanikberechnungen erhalten.

Die Wärme des Kerns steigt durch Fahr- und Konvektionsmechanismen an die Oberfläche und wird in den Raum geleitet. Durch das Fahren wird Wärme ausgetauscht, ohne irgendwelche Teilchen zu bewegen, "ist es verantwortlich, dass zum Beispiel die Griffe eines Topfs ins Feuer heiß werden," erklärt Alfe. Stattdessen braucht die Konvektion Bewegung: "da die heiße Luft weniger wiegt, steigt sie in die hohen Schichten der Atmosphäre auf und überträgt Wärme auf die Straße."

"Da die Wärmeleitfähigkeit von flüssigem Eisen im Kern viel höher ist als bei früheren Schätzungen, muss die Fahrt von innen nach außen effizienter sein, als man dachte. Daher wird weniger Wärme aus dem inneren Kern zur Übertragung durch Konvektion zur Verfügung gestellt," sagt Alfe.

Konvektion in flüssigem Metall ist entscheidend für die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Erdmagnetfeldes

Dieser Konvektionsmechanismus, der das flüssige Metall bewegt, ist entscheidend für die Erzeugung und Erhaltung des magnetischen Feldes der Erde. "Die Kraft des Magnetfeldes hängt von der für die Konvektion verfügbaren Wärme ab. Um das gleiche Magnetfeld mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit zu halten, ist eine andere Energiequelle erforderlich, um die Konvektion zu füttern," so der Forscher.

Alfe und sein Team haben darauf hingewiesen, dass der innere Kern als Folge dessen jünger sein muss als geschätzt. Das Argument lautet: Die Energie, die die Konvektion des Kerns aufrecht erhält und damit das Magnetfeld, wird aus der Kühlung der ganzen Erde gewonnen. Durch Wärmeverlust wird das Eisen der flüssigen äußeren Schicht verfestigt und der feste Kern wächst immer mehr.

Die freigesetzte Energie hängt von der Kühlgeschwindigkeit ab. Wenn nach neuen Berechnungen mehr Energie benötigt wird, um das Magnetfeld zu halten, "muss der Kern schneller gewachsen sein, was bedeutet, dass er jünger ist, weil er in kürzerer Zeit seine aktuelle Größe erreicht hat," so Alfe.

Der Erdkern muss jünger sein, als man dachte.

Diese Studie wurde durch direkte Computersimulationen durchgeführt, nicht durch Extrapolierungen, wie dies bisher der Fall war. Eine weitere wichtige Auswirkung dieser Ergebnisse ist, dass "der Kern stratifiziert ist, da die Konvektionsmechanismen nur auf den innersten Teil beschränkt sind," so der Physiker.

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