Die Oberflächenwärme der Erde von innen – wie konnte das über Milliarden von Jahren so bleiben?

Die aus dem Boden geschnittene Scheibe zeigt ihren Kern, hier in leuchtendem Gelb dargestellt. Unsere Erde ist in Schichten ähnlich einer Zwiebel organisiert und besteht aus einer Kruste, einem Mantel, einem äußeren Kern und einem inneren Kern, von denen jeder seine eigenen Eigenschaften hat.

Wie konnte der Erdkern Milliarden von Jahren lang so heiß bleiben wie die Sonnenoberfläche?

Die Schichtstruktur der Erde, zu der auch bewegliche Platten gehören, wird durch Überreste der Planetenentstehung und den Zerfall von Radioisotopen erhitzt. Geologen nutzen seismische Wellen, um diese inneren Strukturen und Bewegungen zu untersuchen, die für Umweltveränderungen und die Entwicklung des Lebens auf der Erde von wesentlicher Bedeutung sind. Innere Wärme treibt Plattenbewegungen an und trägt zu Phänomenen wie Erdbeben, Vulkanausbrüchen und der Entstehung neuer Länder und Ozeane bei, die die Erde bewohnbar machen.

Unsere Erde ist wie eine Zwiebel aufgebaut – Schicht für Schicht.

Von oben nach unten gibt es die Kortikalis, die die Oberfläche umfasst, auf der Sie gehen; dann unten der Mantel, größtenteils aus hartem Gestein; dann tiefer der äußere Kern aus flüssigem Eisen; Schließlich der innere Kern aus massivem Eisen mit einem Radius von 70 % des Mondvolumens. Je tiefer man taucht, desto heißer wird es – Teile des Kerns sind so heiß wie die Sonnenoberfläche.

Diese Abbildung zeigt die vier Untergrundabschnitte.

Die Reise zum Mittelpunkt der Erde

K Professor für Erd- und PlanetenwissenschaftenIch studiere das Innere unserer Welt. So wie ein Arzt eine Technik namens „ Sonographie Um mithilfe von Ultraschall Bilder von den Strukturen im Inneren Ihres Körpers zu erstellen, verwenden Wissenschaftler eine ähnliche Technik wie die Abbildung der inneren Strukturen der Erde. Doch statt Ultraschall nutzen Geowissenschaftler ihn Seismische Wellen Durch Erdbeben erzeugte Schallwellen.

Auf der Erdoberfläche sieht man Erde, Sand, Gras und natürlich Gehwege. Seismische Vibrationen offenbaren, was sich darunter befindet: große und kleine Steine. Dies alles ist Teil der Erdkruste, die bis zu 30 Kilometer in die Tiefe reichen kann; Es schwebt über einer Schicht, die Mantel genannt wird.

Der obere Teil des Mantels bewegt sich normalerweise mit der Erdkruste. Zusammen heißen sie Lithosphäredie im Durchschnitt etwa 60 Meilen (100 km) dick ist, obwohl sie an manchen Stellen noch viel dicker sein könnte.

Die Lithosphäre ist in mehrere unterteilt Große Blöcke werden Platten genannt. Beispielsweise liegt die Pazifische Platte unter dem gesamten Pazifischen Ozean und die Nordamerikanische Platte bedeckt den größten Teil Nordamerikas. Die Platten sind wie Puzzleteile, die grob zusammenpassen und die Erdoberfläche bedecken.

Die Paneele sind nicht befestigt. Stattdessen bewegen sie sich. Manchmal ist es der kleinste Bruchteil von Zoll über einen Zeitraum von Jahren. In anderen Fällen gibt es mehr Bewegung und sie kommt plötzlicher. Diese Art von Bewegung ist die Ursache für Erdbeben und Vulkanausbrüche.

Darüber hinaus ist die Plattenbewegung ein entscheidender und möglicherweise notwendiger Faktor für die Entwicklung des Lebens auf der Erde, da sich bewegende Platten die Umwelt verändern Das Leben dazu zwingen, sich an neue Bedingungen anzupassen.

Sie werden staunen, was für ein Leben sich unter Ihren Füßen abspielt.

Die Hitze ist an

Für die Plattenbewegung ist ein beheizter Umhang erforderlich. Tatsächlich steigt die Temperatur, je tiefer man in den Boden vordringt.

Am Boden der Platten, in einer Tiefe von etwa 60 Meilen (100 Kilometer), beträgt die Temperatur etwa 2.400 Grad.[{“ attribute=““>Fahrenheit (1,300 degrees Celsius).

By the time you get to the boundary between the mantle and the outer core, which is 1,800 miles (2,900 kilometers) down, the temperature is nearly 5,000 °F (2,700 °C).

Then, at the boundary between outer and inner cores, the temperature doubles, to nearly 10,800 °F (over 6,000 °C). That’s the part that’s as hot as the surface of the Sun. At that temperature, virtually everything – metals, diamonds, human beings – vaporizes into gas. But because the core is at such high pressure deep within the planet, the iron it’s made up of remains liquid or solid.

Ohne Plattentektonik gäbe es den Menschen wahrscheinlich nicht.

Kollision im Weltraum

Woher kommt all diese Hitze?

Es kommt nicht von der Sonne. Während es uns und alle Pflanzen und Tiere auf der Erdoberfläche erwärmt, kann Sonnenlicht nicht kilometerweit in das Innere des Planeten eindringen.

Vielmehr gibt es zwei Quellen. Eine davon ist die Wärme, die die Erde während ihrer Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren geerbt hat. Die Erde besteht aus dem Sonnennebel, einer riesigen Gaswolke inmitten endloser Kollisionen und Verschmelzungen von Gesteinsbrocken und Trümmern. Sie werden Planetesimale genannt. Dieser Prozess dauerte mehrere zehn Millionen Jahre.

Bei diesen Kollisionen entstand eine enorme Hitzemenge, die ausreichte, um die gesamte Erde zum Schmelzen zu bringen. Obwohl ein Teil dieser Wärme an den Weltraum verloren ging, blieb der Rest davon im Inneren der Erde gefangen, wo ein Großteil davon heute noch verbleibt.

Eine weitere Wärmequelle: der Zerfall radioaktiver Isotope, die auf der Erde allgegenwärtig sind.

Um dies zu verstehen, stellen Sie sich zunächst einen Gegenstand vor Als Familie mit Isotopen als Mitgliedern. alle[{“ attribute=““>atom of a given element has the same number of protons, but different isotope cousins have varying numbers of neutrons.

Radioactive isotopes are not stable. They release a steady stream of energy that converts to heat. Potassium-40, thorium-232, uranium-235, and uranium-238 are four of the radioactive isotopes keeping Earth’s interior hot.

Some of those names may sound familiar to you. Uranium-235, for example, is used as a fuel in nuclear power plants. Earth is in no danger of running out of these sources of heat: Although most of the original uranium-235 and potassium-40 are gone, there’s enough thorium-232 and uranium-238 to last for billions more years.

Along with the hot core and mantle, these energy-releasing isotopes provide the heat to drive the motion of the plates.

No heat, no plate movement, no life

Even now, the moving plates keep changing the surface of the Earth, constantly making new lands and new oceans over millions and billions of years. The plates also affect the atmosphere over similarly lengthy time scales.

But without the Earth’s internal heat, the plates would not have been moving. The Earth would have cooled down. Our world would likely have been uninhabitable. You wouldn’t be here.

Think about that, the next time you feel the Earth under your feet.

Written by Shichun Huang, Associate Professor of Earth and Planetary Sciences, University of Tennessee.

Adapted from an article originally published in The Conversation.