Die Schichten der Erde

Der Erdmittelpunkt liegt 6371 km unter deinen Füßen. Die feste Erdkruste, auf der du lebst, macht unter einem Kontinent nur etwa 35 km davon aus.

Ein Ei mit metallischem Dotter

Der US Geological Survey vergleicht die Erde mit einem gekochten Ei. Die Erdkruste entspricht der Schale: dünn, starr und leicht zerbrechlich. Der Mantel ist das Eiweiß, eine dicke Schicht heißen Gesteins. Der Kern entspricht dem Dotter. Nur besteht dieser Dotter aus Metall, hauptsächlich Eisen mit etwas Nickel, und hat zwei Teile. Auch die Größenverhältnisse passen ungefähr. Wäre die Erde ein Ei, wäre ihre Kruste dünner als die Eierschale.

Das Modell oben verwendet die tatsächlichen Radien. Der Erdradius beträgt 6371 km. Unter den Ozeanen ist die Kruste etwa 5 bis 10 km dick, unter den Kontinenten etwa 25 bis 70 km. Im Modell ist sie deshalb eine kaum sichtbare Linie. Darunter reicht der Mantel bis in etwa 2890 km Tiefe. Seismologen unterteilen ihn bei etwa 660 km in einen oberen und einen unteren Mantel, weil sich dort die Minerale verändern und Erdbebenwellen schneller werden. Der flüssige äußere Kern reicht von 2890 km bis etwa 5150 km Tiefe. Der feste innere Kern nimmt die letzten rund 1220 km bis zum Mittelpunkt ein.

Mit der Tiefe heißer und dichter

Je tiefer man kommt, desto höher ist die Temperatur. Das Geologielehrbuch von Steven Earle nennt etwa 1000 °C an der Unterseite der Kruste, etwa 3500 °C an der Unterseite des Mantels und etwa 5000 °C im Mittelpunkt. Laborexperimente am Europäischen Synchrotron ergaben 2013 für die Grenze zwischen innerem und äußerem Kern ungefähr 6000 °C, mit einer Unsicherheit von 500 Grad in beide Richtungen. Niemand hat auch nur annähernd so tief gebohrt. Diese Werte stammen daher aus Schmelzexperimenten und Modellen, und verschiedene Studien weichen um mehrere Hundert Grad voneinander ab. Deshalb zeigt die Anzeige Temperaturbereiche an.

Durch die Hitze allein würde ein großer Teil des tiefen Erdinneren schmelzen. Der Druck wirkt dem jedoch entgegen. Der Mantel ist so heiß, dass er an der Oberfläche schmelzen würde. Durch das Gewicht des darüberliegenden Gesteins bleibt er aber fest. Er fließt dennoch sehr langsam, ähnlich wie ein Gletscher, mit wenigen Zentimetern pro Jahr. Der innere Kern ist noch heißer und aus demselben Grund ebenfalls fest. Nur im äußeren Kern verschiebt sich das Gleichgewicht so, dass das Material wirklich flüssig ist. Laut USGS dreht er sich bei der Erdrotation mit. Das bewegte Metall erzeugt das Erdmagnetfeld.

Platten sind nicht dasselbe wie die Erdkruste

Man kann den äußeren Teil der Erde auch danach unterteilen, wie sich das Gestein verhält, statt danach, woraus es besteht. Die Kruste und der kühle oberste Teil des oberen Mantels bilden gemeinsam eine starre Schale. Diese Lithosphäre ist im Durchschnitt mindestens 80 km dick und in Platten zerbrochen. Darunter liegt die Asthenosphäre, eine heißere und weniger feste Zone im oberen Mantel. Nach Earles Lehrbuch liegt das Gestein zwischen etwa 100 und 250 km Tiefe sehr nahe an seinem Schmelzpunkt. Über diese weiche Schicht gleiten die Platten.