Woher weiß man, wie es im Inneren der Erde aussieht?

Man kann nur bis zu einer bestimmten Tiefe in die Erde hineingucken. Bis zum Mittelpunkt der Erde sind es 6.000 Kilometer. Die weltweit tiefste Bohrung geht aber nur bis in 12 Kilometer Tiefe. Das ist nur ein Kratzen an der Oberfläche bzw. an der Erdkruste.

Erdkruste, Erdmantel und Erdkern

Diese Unterteilung bezieht sich auf die chemische Zusammensetzung. Ganz grob besteht die Erdkruste eher aus leichteren Elementen, allen voran Aluminium und Silizium. Aus diesen beiden Elementen sind die Gesteine gemacht, die wir so kennen: Granite, Basalte, Schiefer – das ist die Erdkruste.

Im Erdmantel finden sich die etwas schwereren Elemente; anstelle von Aluminium findet man dort mehr Eisen und Magnesium.

Und der Erdkern besteht zu 70 Prozent aus Eisen plus ziemlich viel Nickel. Im Kern konzentriert sich also das richtig schwere Material. Das ist die Grobunterteilung nach der Chemie.

Vulkane und Diamanten liefern Informationen über den Erdmantel

Als Informationsquelle über die Beschaffenheit des Erdinneren dienen:

1. Vulkane: Es gibt Vulkane, die ihre Wurzel in mehreren hundert Kilometern Tiefe haben. Das heißt, die spucken Material aus dem Erdmantel aus. Insofern geben sie Informationen über die Chemie des Erdmantels.
2. Diamanten: Die meisten natürlichen Diamanten haben sich im Erdmantel gebildet und sind erst später durch Magmaströme an die Oberfläche gelangt. Wenn man solche Diamanten aufschneidet, findet man immer wieder Einschlüsse von der Umgebung, in der sie ursprünglich entstanden sind – also vom Erdmantel.

Magnetfeld und Meteoriten bieten ebenfalls Aufschluss

Ein Hinweis hierauf ist das Magnetfeld der Erde. Für ein Magnetfeld braucht man ein Metall, und zwar einen guten elektrischen Leiter. Dass es sich dabei um Eisen handeln muss, wird wiederum von einer weiteren "Informationsquelle" bestätigt: Meteoriten.

Meteoriten sind interessant, weil sie sich in unserem Sonnensystem aus der gleichen Staubwolke gebildet haben wie einst die Erde. Ab und zu fällt ja auch mal einer auf die Erde herunter. Diese abgestürzten Meteoriten kann man chemisch gut untersuchen und davon ausgehen, dass deren chemische Gesamtmischung die gleiche ist wie bei der ursprünglichen Erde auch – weil sich ja beide aus der gleichen Staubwolke zusammengesetzt haben.

Der Unterschied ist: Auf der Erde hat sich diese Mischung getrennt. Die schweren Elemente sind nach unten ins Erdinnere gesackt, die leichten am Rand, an der Kruste geblieben. Da aber die Chemie der Kruste bekannt ist – das ist der Boden unter unseren Füßen – und man gleichzeitig durch die Meteoriten weiß, wie einmal die Gesamtmischung aussah, kann man daraus ableiten, was es für Metalle und Mineralien im Erdinneren gibt.

Seismische Messungen: Rückschlüsse auf Grenzen zwischen den Erdschichten

Die Grenze zwischen Erdmantel und Erdkern z. B. verläuft ziemlich genau in halber Tiefe, also in 2.900 Kilometern Tiefe. Das wiederum weiß man vor allem durch seismische Messungen: Wir wissen, dass jedes größere Erdbeben Erschütterungswellen freisetzt, die sich durch den gesamten Erdball fortpflanzen. Diese Wellen haben aber je nach Material unterschiedliche Geschwindigkeiten.

Wenn z. B. die Erde in Kalifornien bebt, kann man messen, wann und wie die Erschütterungswellen dieses Bebens in Europa oder in China ankommen. Und so haben die Wissenschaftler nach und nach Informationen darüber bekommen, wie die verschiedenen Schichten beschaffen sind und wo im Erdinneren die Grenzen zwischen den verschiedenen "Schichten" verlaufen.