Wie sieht es unter der Erde aus, wo wir stehen? Der Film Journey to the Center of the Earth beantwortet diese Frage mit einer interessanten Fantasie. Die Welt tief im Inneren der Erde wird als ein geheimnisvoller Ort dargestellt, an dem riesige Tiere in einem Tal umherlaufen, hungrige Piranhas den Ozean füllen und Felsen durch ein starkes Magnetfeld in der Luft schweben. Begeben wir uns auf eine Reise zum Mittelpunkt der Erde, einer unbekannten Welt, die noch nie jemand besucht hat.
Innere Struktur der Erde, die Welt unter unseren Füßen
Die weiteste Entfernung, die die Menschen je erreicht haben, ist der Mond, durchschnittlich 384.400 km [238.855 Meilen] entfernt. Voyager 1, die unter den von Menschen hergestellten Objekten am weitesten von der Erde entfernte Raumsonde im Weltraum, ist etwa 20 Milliarden Kilometer [12,4 Milliarden Meilen] von der Erde entfernt. In diesem Zeitalter, in dem die Menschen ihre Hände in Richtung Weltraum ausstrecken, beträgt die Tiefe, die wir durch die Erdoberfläche in Richtung Erdmittelpunkt gegangen sind, nur 13 km [8 Meilen], was paradox sein kann. Wenn man bedenkt, dass der Radius der Erde etwa 6.400 km [3,9 Meilen] beträgt, haben wir noch nicht einmal die Haut der Erde abgeschält.
Aufgrund des extrem hohen Drucks und der extrem hohen Temperatur im Erdinneren gibt es eine Grenze für die Tiefe der menschlichen Reichweite. Doch so wie das Innere des menschlichen Körpers durch Röntgenstrahlen oder Ultraschallwellen sichtbar ist, kann die innere Struktur der Erde durch die Analyse seismischer Wellen, die sich durch die Erdschichten ausbreiten und die das Ergebnis von Erdbeben sind, die Schwingungen aussenden, erkannt werden.
Es gibt P-Wellen und S-Wellen in seismischen Wellen, die Informationen über das Erdinnere enthalten. S-Wellen können nur feste Materialien durchdringen, während P-Wellen fast jedes Material durchdringen können. Während eine seismische Welle übertragen wird, ändert sich ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit an der Grenzfläche schlagartig, wenn sie auf eine Schicht mit einem anderen Material trifft. Aus wie vielen Schichten das Innere der Erde besteht, ist durch solche Eigenschaften seismischer Wellen bekannt.
Im Jahr 1909 entdeckte der kroatische Seismologe Andrija Mohorovicicic eine Stelle, an der die Geschwindigkeit einer seismischen Welle zehn Kilometer unter der Erdoberfläche rapide zunahm, was bedeutete, dass das Erdinnere aus verschiedenen Materialien bestand. Heute wird die Grenze zwischen der Erdkruste und dem Erdmantel nach seinem Namen Mohorovicic-Diskontinuität genannt. Im Jahr 1914 entdeckte Beno Gutenberg, ein deutsch-amerikanischer Seismologe, die Grenze zwischen Erdmantel und Kern. 1936 entdeckte die dänische Seismologin Inge Lehmann den inneren Kern der Erde.
Es gibt keinen geheimnisvollen Raum im Erdinneren, in dem seltene Tiere leben, aber es wurde entdeckt, dass das Erdinnere in Schichten aufgeteilt ist wie ein Ei, das aus Eigelb, Eiweiß und einer Schale besteht. Im Zentrum der Erde, das einem Dotter gleicht, liegt ein schwerer Kern mit einem Radius von etwa 3.500 km [2.175 Meilen], der in den festen inneren Kern und den flüssigen äußeren Kern unterteilt ist. Die Temperatur des inneren Kerns wird auf über 5.000°C [9.000°F] geschätzt. Der 2.900 km [1.900 Meilen] dicke Mantel umgibt den Kern wie ein Eiweiß. Die relativ leichte Kruste schwimmt auf der Erdoberfläche, die wie eine Schale aussieht. Es gibt zwei Arten von Krusten: die kontinentale Kruste mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa 35 km [22 Meilen] und die ozeanische Kruste mit einer Dicke von etwa 5 km [3,1 Meilen].
Plattentektonik: Die Erde bewegt sich
Das Land scheint sich überhaupt nicht zu bewegen, aber es bewegt sich tatsächlich langsam. Diese Bewegungen der Erde verursachen Erdbeben und vulkanische Aktivitäten, die uns terrorisieren. Die Wissenschaftler, die dachten, die Erde sei ein unbeweglicher Festkörper, konnten jedoch lange Zeit keine richtige Erklärung für den Diastrophismus geben. Erst in den 1960er Jahren wurde die Plattentektonik vorgeschlagen. Dabei handelt es sich um die Theorie, dass die äußere Hülle der Erde nicht aus einem einzigen Stück besteht, sondern aus mehr als zehn kleinen und großen Teilen, die wie Puzzleteile gleiten. Die Menschen begannen, die Erde aus einer neuen Perspektive zu betrachten.
Die Stücke auf der Erdoberfläche werden Platten genannt, die starre Lithosphäre, die eine Dicke von etwa 100 km [62 Meilen] hat und die Erdkruste und den obersten Erdmantel umfasst. Die Kraft, die diese riesigen Platten antreibt, ist der Erdmantel, der sich tief unter der Erdoberfläche bewegt. Unterhalb der Platte befindet sich die Asthenosphäre, ein Teil des Erdmantels, der durch die Hitze aus dem Erdinneren geschmolzen ist und wie klebriges Gelee halbflüssig geworden ist. Diese Asthenosphäre bewegt die schwimmenden Platten durch Konvektion.
Die tektonischen Platten bewegen sich nur ein paar Zentimeter pro Jahr, die Geschwindigkeit, mit der die Nägel eines Menschen wachsen. Auf einer Zeitskala von Millionen von Jahren jedoch bewegen sich die riesigen Platten wie auf einem Fließband. So wie an einem Baum jedes Jahr ein Jahresring hinzukommt, tritt der Mantel, der wie die nackte Haut der Erde ist, hervor und bildet neue Platten, und die alten Platten, die nach unten gedrückt werden, schmelzen und werden als Mantel wiederverwendet, sodass Gestein zirkuliert. Gebirge entstehen dort, wo Platten aufeinanderstoßen, und Täler oder Ozeane entstehen dort, wo Platten auseinanderdriften, und manchmal kommt es an den Plattengrenzen zu Erdbeben.
Auch andere terrestrische Planeten und der Mond haben seit ihrer Entstehung Veränderungen durchgemacht, aber die Erde kann als lebendiger Planet bezeichnet werden, da sie immer noch Veränderungen erlebt.
Innere Kraft, die die Erde erhält
Das Klimasystem der Erde wird durch den Stoffkreislauf zwischen Atmosphäre, Hydrosphäre, Biosphäre und Geosphäre gesteuert. Die Bewegung der Platten ist ein wichtiger Bestandteil des Temperaturkontrollsystems der Erde, da das Treibhausgas Kohlendioxid zirkuliert. Durch den Vulkanausbruch wird Kohlenstoff aus den Gesteinen, die das Hauptreservoir für Kohlenstoff darstellen, in Form von Kohlendioxid in die Erdatmosphäre freigesetzt, und das Kohlendioxid in der Atmosphäre löst sich im Wasser auf oder wird zu Sedimentgestein am Meeresboden und gelangt wieder ins Erdinnere.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Erdmagnetfeld, das für lebende Organismen ein unverzichtbarer Schutzfilm und Abschirmung ist, auch im Erdinneren entsteht: Wenn im äußeren Kern, einer Flüssigkeitsschicht, die hauptsächlich aus Eisen und Nickel besteht, Konvektion auftritt, erzeugt sie wie ein laufender Generator elektrische Ströme; und so wie um einen stromführenden Leiter ein Magnetfeld entsteht, können Ströme aus dem äußeren Kern das Erdmagnetfeld erzeugen.
Mineralien und Energieressourcen, die für unsere Existenz lebensnotwendig sind, existieren auch im Inneren der Erde. Die unterirdischen Ressourcen werden in unserem täglichen Leben und bei industriellen Aktivitäten in großem Umfang genutzt. Mineralische Ressourcen sind Teil unseres Lebens geworden; die meisten unserer alltäglichen Gebrauchsgegenstände wie Mobiltelefone, Computer, Autos, Flugzeuge, Keramik, Kosmetika und Medikamente enthalten Mineralien. Der Ort, an dem sich die für das menschliche Leben nützlichen Mineralien in der Kruste konzentrieren, wird als Mineralvorkommen bezeichnet. Sie ist ein Ergebnis der Plattenbewegung, die an den Grenzen stattfindet, an denen die Platten kollidieren oder sich trennen. Dank vulkanischer Aktivitäten, Metamorphismus und Magmatismus, die an den Plattengrenzen auftreten, bilden die Materialien in der Kruste neue Verbindungen, verändern sich oder produzieren verschiedene Arten von Mineralien, wenn bestimmte Komponenten angereichert werden. Viele Mineralvorkommen befinden sich an den Plattengrenzen, die manche Leute sogar als Brotkorb der Mineralressourcen bezeichnen. Fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl entstehen, wenn hoher Druck und Hitze auf die Überreste von Tieren und Pflanzen ausgeübt werden, die lange Zeit in der Kruste vergraben waren.
Der Reichtum an Mineralien und Energieressourcen, die den Menschen die Vorteile der Zivilisation brachten, stammt aus dem Inneren der Erde. Obwohl wir die Kraft des Erdinneren normalerweise nicht spüren, kontrolliert sie doch die menschlichen Gesellschaften.
Die Erde ist ein lebendiger Ort mit lebendigen Dingen. Sie ist der einzige Planet mit der Plattenbewegung im Sonnensystem. Die Erde ist nicht einfach eine Ansammlung von Gesteinen. Sie bewegt sich ständig wie ein lebender Organismus. Die Oberfläche der Erde scheint fest und unveränderlich zu sein, aber sie verändert sich ständig, öffnet und schließt das Meer und bildet Berge.
Die Konvektion im Inneren der Erde ist wie ein Herzschlag. Sie überträgt ihre innere Energie nach außen. Diese Energie ist der Ausgangspunkt, der die Erde lebendig und in Bewegung hält. Ein weiteres Geheimnis, das die Erde zu einem lebendigen Planeten macht, befindet sich im Inneren der Erde. Die ständige Bewegung der Erde bildet ein perfektes Ökosystem. Die innere Welt der Erde hat die Phantasie vieler Menschen angeregt. Sie ist in der Tat von einer so geheimnisvollen Lebenskraft erfüllt.
Es hat das Silber seine Gänge und das Gold seinen Ort, wo man es läutert. Eisen bringt man aus der Erde, und aus dem Gestein schmilzt man Kupfer. Man macht der Finsternis ein Ende, und bis ins Letzte erforscht man das Gestein, das im Dunkel tief verborgen liegt. Man bricht einen Schacht fern von da, wo man wohnt; vergessen, ohne Halt für den Fuß, hängen und schweben sie, fern von den Menschen. Man zerwühlt wie Feuer unten die Erde, auf der doch oben das Brot wächst.Hiob 28,1-5
- Referenz:
- EBS Science Revolution Milestone Production Team, Homo Science 1, Wissenskanal, 2013
- Park Dong-gon, Please Take Care of the Earth (auf Koreanisch, 지구를 부탁해), Wissenschaftliche Bücher, 2011
- Jeffrey O. Bennett und drei andere, The Essential Cosmic Perspective, Siebte Ausgabe, Pearson, 2014
- John P. Grotzinger und Thomas H. Jordan, Understanding Earth, Siebte Auflage, W. H. Freeman, 2014