Das heiße Innere des Planeten ist nicht dort, wo man Schnee erwarten würde, aber Wissenschaftler vermuten, dass es im Erdkern „Eisenschnee“ gibt. Nun simuliert eine neue Studie diese Dynamik im Labor und kommt zu dem Ergebnis, dass Eisenschnee dazu führen kann, dass die Magnetfelder einiger Planeten ein- und ausgeschaltet werden.

Tausende Kilometer Gestein trennen uns vom Erdkern und machen es schwierig, wirklich zu verstehen, was sich darunter abspielt. Um das herauszufinden, untersuchten Wissenschaftler, wie sich seismische Wellen durch verschiedene Schichten bewegen. Änderungen in der Geschwindigkeit seismischer Wellen geben Hinweise darauf, woraus die verschiedenen Schichten bestehen.

Querschnitt durch Merkur, im Inneren sichtbarer Eisenschnee Ludovic Huguet/NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Diese Studien heben einige Anomalien an der Schnittstelle zwischen dem inneren und dem äußeren Kern hervor. Im Jahr 2019 schlug ein Wissenschaftlerteam eine Erklärung für diese seltsamen Beobachtungen vor – dass Eisen nahe der Mantelgrenze kristallisieren und sich dann wie Schnee im Kern absetzen könnte.

In einer neuen Studie haben französische Wissenschaftler ein Laborexperiment erstellt, das die Physik der Bildung und des Fließens von Eisenschnee nachahmt, um zu verstehen, was im Inneren eines Planeten passieren könnte. Das Experiment ersetzte normalen „Eisenschnee“ durch ein Gefäß mit Wasser, das von unten nach oben gekühlt wurde, und fügte am Boden eine Schicht Salzwasser hinzu, um das Anhaften von Eiskristallen zu verhindern.

Das Team stellte fest, dass sich beim Abkühlen des unteren Wassers Eiskristalle bildeten, die dann nach oben schwebten und schmolzen, als sie das wärmere Wasser über dem Tank erreichten. Der dabei aufgewirbelte Wasserstrom erwärmt schließlich das darunter liegende Wasser und verhindert so vorübergehend die Bildung neuer Eiskristalle. Dadurch wurde die Strömung verlangsamt, das Wasser am Boden konnte abkühlen, es bildeten sich bald neue Kristalle und der Prozess begann von neuem. Der gesamte Zyklus dauerte etwa 23,3 Minuten.

Ähnliche Zyklen könnten im Inneren von Planeten auftreten, allerdings in viel größerem Maßstab, sagte das Team. Dies würde den inneren Flüssigkeitsfluss des geschmolzenen Eisens anregen und einen faszinierenden Nebeneffekt haben: Die Stärke des Magnetfelds des Planeten würde so stark schwanken, dass es in periodischen Abständen erscheinen und verschwinden würde.

Dies wird auf der Erde, die über ein starkes Magnetfeld verfügt, offensichtlich nicht passieren, könnte aber bei Objekten mit schwächeren Magnetfeldern wie Merkur oder dem Jupitermond Ganymed passieren. Es gibt noch weitere Fragen, die beantwortet werden müssen, aber es ist trotzdem eine faszinierende Idee.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.