In unserem Sonnensystem ist Eisen immerhin noch das 9. häufigste Element und es ist kein Wunder, dass es auch auf der Erde selbst häufig ist. Betrachtet man unseren gesamten Planeten, dann besteht er zu 32,4 Prozent aus Sauerstoff (der hauptsächlich Teil von Silikaten ist, also Mineralien und Gestein) und gleich danach kommt schon Eisen mit 28,8 Prozent. Das es Eisen im Weltall gibt wussten wir aber schon vorher aus der Untersuchung von Meteoriten. Viele dieser Brocken, die aus dem Weltraum auf die Erde fallen bestehen aus Eisen bzw. einer Mischung von Eisen und dem Metall Nickel.

Zusammen mit all den anderen Elementen war das Eisen vor 5 Milliarden Jahren Teil der großen kosmischen Wolke, aus der die Sonne und die Planeten entstanden sind. Die ganzen Atome haben sich im Laufe der Zeit langsam verbunden und sind zu immer größeren Brocken gewachsen. Von Staubkörnern über kleine Brocken aus Gestein und Metall bis hin zu Asteroiden. Bei kleinen Objekten sind Gestein und Metall noch komplett durchgemischt und nicht voneinander getrennt. Sind die Objekte aber größer, dann sind erstens die Kollisionen heftiger. Durch die Energie schmelzen sie auf und die schweren Elemente wie eben das Eisen sinken in die Mitte und trennen sich so vom Gestein ab. Man bekommt Himmelkörper mit einem Kern aus Metall und einer Kruste aus Gestein. Zweitens spielen aber auch noch radioaktive Elemente eine wichtige Rolle. Die gibt es ja auch überall und sie finden sich meistens dort, wo sich auch Metalle wie Eisen befinden. Und sie geben Energie ab, heizen ihre Umgebung also auf. Je mehr davon sich ansammeln, desto heißer wird der Körper und wieder kann er aufschmelzen und so dafür sorgen das sich schwere Metalle und leichtes Gestein voneinander trennen.

Die Erde ist natürlich groß genug damit das passieren konnte. Und darum haben wir unter der Kruste aus Gestein ebenfalls einen Kern aus Metall.

Der äußere Kern hat an seinem äußeren Rand eine Dichte von etwa 9,9 Gramm pro Kubikzentimter hat die weiter unten bis auf 12,2 Gramm pro Kubikzentimeter steigt. Das ist allerdings ein bisschen zu wenig, wenn da unten wirklich nur eine Mischung aus Eisen und Nickel wäre. Ca. 15 Prozent des äußeren Kerns müssen noch aus anderen Elementen bestehen; wahrscheinlich sind das Silizium, Sauerstoff, Schwefel oder Kohlenstoff. Die Temperaturen betragen dort zwischen 4000 und 5700 Grad Celsius und dank der Erdbebenwellen wissen wir außerdem, dass das Material dort flüssig sein muss. Natürlich nicht so flüssig wie Wasser in einem Glas; da unten “schwappt” nichts hin und her und die Fließgeschwindigkeiten sind enorm langsam und betragen etwa einen Millimeter pro Sekunde. Das ganze flüssige Metall dort bewegt sich aber eben trotzdem und diese Strömungen sorgen unter anderem dafür, das unser Planet ein starkes Magnetfeld hat.

Im inneren Erdkern steigt die Dichte dann auf bis zu 13 Gramm pro Kubikzentimeter. Die Temperatur beträgt immer noch fast 6000 Grad, der Druck ist aber in dieser Tiefe so enorm, dass das Material hier nicht mehr flüssig ist, sondern wieder fest. Man geht davon aus, dass dieser innerste Bereich unseres Planeten zu 80 Prozent aus Eisen und zu 20 Prozent aus Nickel besteht.

Trotz allem was wir in den letzten Jahren und Jahrzehnten über den Kern unseres Planeten herausgefunden haben, gibt es immer noch viel was wir nicht wissen. Zum Beispiel, welche Rolle die radioaktiven Elemente tatsächlich spielen oder wie lange es gedauert hat, bis sich die ganzen Materialien getrennt haben und die verschiedenen Kerne entstanden sind. Es ist halt nicht einfach, ins Innere der Erde zu blicken… Aber es lohnt sich. Denn der Blick nach unten ist genau so faszinierend wie der Blick hinaus in den Weltraum. Dort draußen sehen wir die Sterne. Unter unseren Füßen eine Eisenkugel, größer ist als der Mond und so heiß wie die Oberfläche der Sonne! Und das eine ist die Ursache des anderen…

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Kommentare (6)

  1. #1 dgbrt
    21. August 2015

    Danke für die Transkription. Ich mag keine Hörbücher und ähnliches, aber das ist natürlich Geschmackssache.

    Sehr interessantes Thema und ich muss dabei immer an Eisenmeteoriten denken. Die kommen natürlich nicht aus dem Inneren unserer Erde und sind darüber hinaus relativ selten, aber es gibt davon richtig große Exemplare.

    Der größte bekannte Meteorit ist der Hoba-Meteorit mit einer Masse von ca. 50 Tonnen. So viel Eisen sammelt sich nicht per Zufall sondern im Zentrum eines Kerns, muss ja nicht immer gleich so groß sein wie die Erde.

    Und bevor der Mensch Eisenerz verhütten konnte waren die Eisenmeteoriten die einzige Quelle, um daraus Schwerter und andere Dinge schaffen zu können.

  2. #2 Florian Freistetter
    21. August 2015

    @dgbrt: “So viel Eisen sammelt sich nicht per Zufall sondern im Zentrum eines Kerns”

    Ja, Eisenmeteorite sind die Kerne größerer Asteroiden, bei denen sich das Metall ansammeln konnte und die dann irgendwann auseinander gebrochen sind.

  3. #3 omnibus56
    22. August 2015

    @FF
    Mir kam gerade die Idee. Könnte zumindest ein Teil der Eisenmeteorite noch Trümmerreste aus dem (hypothetischen) Theia-Einschlag, der zur Mondentstehung geführt haben könnte, sein? Bei diesem Einschlag, so er denn tatsächlich stattgefunden hat, wäre sicher auch Kernmaterial freigesetzt worden, das sich auf möglichen Kollisionsbahnen mit der Erde befand und nach und nach, bis in jüngste Zeit wieder eingefangen wurde/wird.

  4. #4 Florian Freistetter
    22. August 2015

    @omnibus: ” Könnte zumindest ein Teil der Eisenmeteorite noch Trümmerreste aus dem (hypothetischen) Theia-Einschlag, der zur Mondentstehung geführt haben könnte, sein? “

    Ne, eher nicht. Der Impakt damals war so heftig, das die Erde komplett aufgeschmolzen ist. Alles Eisen von damals ist direkt in den Kern gesunken. Und die Trümmer im All in den Kern des Mondes.

  5. #5 omnibus56
    22. August 2015

    @FF Eben weil der Impact so heftig war, denke ich, dass auch einiges Material aus dem Schwerkraftspot, in dem sich Erde und Mond gebildet haben, entfernt hat (aber immer wieder mal die Bahn kreuzt). Alles, was in der “Nähe” geblieben ist, wird sicher in der Schmelze von Erde und Mond aufgegangen sein. Das sehe ich auch so. Naja, vielleicht, vielleicht auch nicht. 🙂

  6. #6 Jens
    1. September 2015

    Mich würde interessieren warum im inneren Erdkern Nickel so häufig ist