Der Aufbau der Erde

In den Anfangsstadien ihrer Geschichte vor 4567 Millionen Jahren war die Erde ein homogener Planet, der überall im Inneren ungefähr die gleiche stoffliche Zusammensetzung aufwies.

Nach nur relativ kurzer Zeit - innerhalb der ersten hundert Millionen Jahre - kam es aufgrund der steigenden Erwärmung (durch Akkretion einfallender Materie, Verdichtung des Erdkerns, radioaktiver Zerfall) zu einer tief greifenden Umstrukturierung der Erde. Nachdem sie sich ungefähr auf ca. 2000 °C (Schmelzpunkt des Eisens) erwärmt hatte, sammelte sich das flüssige Metall in Tropfen. Da Eisen schwerer ist als die anderen häufigen Bestandteile der Erde, sank ungefähr ein Drittel der Erdmaterie zum Zentrum und bildete dort den Eisenkern, während gleichzeitig leichteres Material aus dem Kernbereich verdrängt wurde.

Bei diesem gewaltigen hochtemperierten Verdrängungsprozess wurden auch andere Bestandteile der Erde teilweise aufgeschmolzen. Im Gegensatz zum Eisen waren diese Schmelzen jedoch leichter als das Ausgangsmaterial von dem sie sich abtrennten, und sie stiegen deshalb zur Oberfläche auf, wo sie abkühlten und eine Kruste bildeten.

Im Zentrum entwickelte sich also ein dichter Erd-Kern aus Eisen, außen eine Erd-Kruste aus leichtem Material (Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Calcium, Natrium u.a.) und dazwischen der so genannte Erd-Mantel aus Gesteinen mit einer mittleren Dichte (Magnesium-Eisen-Silikate). Schließlich bildeten sich große Kontinente aus leichterem Material, die wie Schollen auf dieser Kruste schwammen.

Heute erscheint uns das alles recht einleuchtend und bekannt, doch welche Beweise haben wir, da wir doch nur max. 12 km ins Erdinnere bohren können. Einerseits sind es seismologische Daten, die dieses Modell bestätigen, und andererseits können wir die Entwicklung der Erde mit dem anderen Himmelskörper vergleichen und z.T. korrelieren. Nun sind die anderen Himmelskörper noch weiter weg als der Erdkern, also was hilft uns da? Nun, es gibt eine Ausnahme. Die Asteroiden. Im Asteroidengürtel gibt es Körper, die einen ähnlichen Differentierungsprozess in Kern-Mantel-Kruste durchgemacht haben, wie die Erde. Woher wissen wir da? Glücklicherweise verlassen einige diese Körper ihren Platz im Sonnensystem und gelangen als Meteoriten auf die Erde.

Die Babylonier kannten Meteorite als seltene Gebilde; aus alten Inschriften wissen wir, dass man sie als das vom Himmel Gefallene bezeichnete (Eisen altägyptisch: Metall vom Himmel; griechisch sideros = Eisen entspricht dem lat. sidera für Sterne, Gestirne). Diese vorzeitlichen Kenntnisse und das Wissen über die Herkunft des Eisens aus dem All gingen im Mittelalter verloren bzw. wurde abgelehnt, und erst 1794 wurde von Chladni an einem in Sibirien gefallen Eisenmeteoriten dessen außerirdische Herkunft wieder "neu entdeckt".Anhand der unterschiedlichen Meteoritentypen, die aufgefunden werden, lässt sich nun belegen, dass viele Meteoriten-Mutterkörper (Planeten, Planetoiden) auch eine der Erde entsprechenden Differentiation durchlaufen haben müssen (grob vereinfacht: Eisenmeteorite ~ Kern, Stein-Eisen-Meteorite ~ Mantel, Steinmeteorite (Achondrite) ~ Kruste).

Durch diese langwährende Differentiation gelangten kontinuierlich die leichteren Elemente in die äußeren Schichten der Erde, und sie leitete das Entweichen noch leichterer Gase ein, das schließlich zur Entstehung einer Atmosphäre und der Ozeane führte. Auch heute noch entweichen bei Vulkanausbrüchen riesige Mengen an Gasen aus dem Inneren der Erde.