Als der visionäre Science-Fiction-Autor Jules Verne 1864 seine Reise zum Mittelpunkt der Erde schrieb, wusste er, dass dies pure Fantasie war. Seine Figuren drangen nur wenige Meilen tief vor, doch schon vor viktorianischer Zeit war die Idee einer Reise in den Erdkern als unmöglich erkannt worden.
Trotz moderner Technik bleibt unsere tiefste Bohrung bei etwa 12 km, während das Zentrum 6.370 km entfernt liegt – über 500-mal weiter.
Woher wissen wir also, was sich dort verbirgt? Die Erforschung des Planetenherzens war eines der größten Rätsel der Wissenschaft.
Woher wissen wir, dass die Erde kugelförmig ist?
Die Annahme eines zentralen Kerns hängt eng mit der Kugelgestalt der Erde zusammen – ein Wissen, das wir lange vor der Moderne erlangt haben.
Der Mythos, dass Mittelalterliche die Erde für eine Scheibe hielten, stammt aus viktorianischer antireligiöser Propaganda und Fehldeutungen alter Karten.
Vor über 2.200 Jahren maß Eratosthenes, der griechische Universalgelehrte, den Erdumfang – und bewies damit die Existenz eines Mittelpunkts.
Frühe Philosophen stellten sich die Erde jedoch anders vor.
Die antike griechische Physik sah konzentrische Sphären aus Erde, Wasser, Luft und Feuer. Das Zentrum musste fest sein, da Luft nicht darin existieren konnte.
Die Erdkugel war nicht vollständig wassergefüllt, sonst gäbe es kein Land. Daher nahm man an, nur ein Kontinent ragen zu sehen.
Die Entdeckung Amerikas widerlegte dies als erstes experimentelles Ergebnis und markierte den Abschied vom antiken Weltbild.
Die Idee einer hohlen Erde mit Höhlen bis zum Kern, wie bei Verne, taucht seit der Antike in Fiktion, Mythos und Pseudowissenschaft auf.
Nur Edmond Halley (1692) schlug sie ernsthaft vor, um Kompassabweichungen zu erklären. 1798 versenkte Henry Cavendish diese Hypothese endgüllt.
Wie schwer ist die Erde?
Cavendish, ein exzentrischer Aristokrat, der nur per Zettel mit Dienern kommunizierte, widmete sich Chemie und Physik.
Mit einer Torsionswaage maß er die Gravitationskraft zwischen großen und kleinen Kugeln und berechnete daraus die Erddichte – und damit die Masse.
Die hohe Dichte bewies: Der Planet muss größtenteils fest sein, es sei denn, es gäbe extrem dichte Tiefenmaterialien.
Was befindet sich im Erdkern?
Das Erdinnere gliedert sich in Kruste (5–75 km), Mantel (bis 2.900 km) und Kern (ca. 3.500 km Durchmesser).
Im Zentrum: Ein fester Nickel-Eisen-Kern mit 1.200 km Radius und 5.400 °C – so heiß wie die Sonnenoberfläche. Darum der flüssige äußere Kern aus Nickel-Eisen.
Woher diese Details? Unser Wissen basiert auf Seismologie – der Erdbebenwissenschaft.
Seismische Wellen brechen und ändern sich je nach Material. Geophysiker nutzen dies, um das Innere zu kartieren – Seismometer sind unsere Teleskope ins Erdinnere.
Anfang des 20. Jahrhunderts deuteten Temperaturanstiege und Wellenanalysen auf einen teils geschmolzenen Kern hin.
Schlüsselfunde stammen von Richard Oldham und Inge Lehmann – Pionieren ohne Nobelpreis.
Was verraten uns seismische Wellen über die Erdstruktur?
Neben Oberflächenwellen gibt es Körperwellen: P-Wellen (longitudinal, wie Schall, bis 14 km/s) und S-Wellen (transversal, hälftig so schnell, nur in Festkörpern).
Bei großen Beben durchlaufen Wellen den Planeten. Zwischen 104° und 140° entsteht eine P-Wellen-Schattenzone ohne S-Wellen.
1906 erklärte Oldham dies mit einem flüssigen Kern: P-Wellen brechen, S-Wellen stoppen.
Mehr zu Erdbeben:
- Können Tiere Erdbeben vorhersagen?
- Wie stoppt man ein Erdbeben?
- Ein Erdbeben der Stärke 10?
- Flache Platten und Mega-Erdbeben
1936 erweiterte Lehmann dies: Schwache P-Wellen in der Schattenzone deuten auf einen festen inneren Kern hin. Gutenberg und Richter bestätigten 1938, direkte Messungen folgten 1970.
Woraus besteht der Erdkern?
Weitere Wellen (2005 bestätigt) beweisen den festen Kern.
Zusammensetzung: Eisen-Nickel, basierend auf Elementhäufigkeit und Bildungsgeschichte. Extreme Bedingungen (3 Mio. atm) verändern Materialien.
Diamantambosskammern simulieren Kernbedingungen: Lasererhitztes Metall bildet Kristalle – wie im inneren Kern.
Ein Bohrloch zum Kern bleibt unmöglich wegen Hitze, Druck und Radioaktivität. Doch seismische Wellen, interpretiert von Genies wie Lehmann, lassen uns reisen.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 304 von BBC Focus.