ESA-Astronaut André Kuipers führt auf der Internationalen Raumstation Experimente durch, die Klarheit über die Vorgänge tief im Inneren der Erde bringen sollen. Aus dem Erdorbit in 400 Kilometern Höhe bietet GeoFlow Einsichten über die inneren Zusammenhänge unseres Planeten.

 

3.000 Kilometer unter uns befindet sich der Erdmantel, eine halb-feste Flüssigkeit unter unserer dünnen Erdkruste. Die sehr zähen Schichten ändern sich mit Temperatur, Druck und Tiefe.

Geophysiker haben ein großes Interesse daran, zu verstehen, wie der Erdmantel fließt, denn mit dem Wissen könnte man Erdbeben und Vulkanausbrüche besser erklären. Zwar können Computermodelle diese Vorgänge simulieren, aber wie können Wissenschaftler sicher sein, dass diese Modelle korrekt sind?

Das tiefste von Menschen gebohrte Loch reicht gerade mal 12 Kilometer in die Erde hinein. Eine direkte Untersuchung des Erdmantels ist in naher Zukunft also unmöglich.  

 

 

Experiment Geoflow

Anstatt direkt in die Tiefen der Erde vorzudringen, haben sechs europäische Teams, angeführt von der Universität Cottbus, versucht, die Bewegung des Erdmantels im Labor nachzubilden. Experimente, die diese Bedingungen simulieren, können die Computermodelle bestätigen und verbessern.

Hier ergibt sich jedoch ein anderes Problem: Wie kann man Schwerkraft simulieren, ohne dass die vorhandene Schwerkraft der Erde die Ergebnisse beeinflusst?

Die Lösung besteht darin, ein Experiment zu unserem größten Schwerelosigkeitslabor zu schicken: zur Internationalen Raumstation. 

 

 

 

Geoflow Sphären

Unsere Erde im Schuhkarton

 

Die ESA hat die Entwicklung eines Experiments unterstützt, welches die geometrische Beschaffenheit eines Planeten nachahmt. Das Experiment GeoFlow besteht aus zwei rotierenden, konzentrischen Sphären, zwischen denen sich eine Flüssigkeit befindet.

Die innere Kugel stellt den Erdkern dar, die äußere Hohlkugel bildet die Erdkruste. Die Flüssigkeit dazwischen simuliert den Erdmantel. 

 

 

Ohne den Einfluss der Erdschwere erzeugt ein elektrisches Hochspannungsfeld die künstliche Schwerkraft für das Experiment.

Während die Sphären langsam rotieren wird ein Temperaturgefälle zwischen den Schalen erzeugt. Dabei wird die Bewegung der Flüssigkeit genau beobachtet. Die Temperatur kann bis zu einem Zehntel Grad genau eingestellt werden. 

 

 

 

Vulkane auf Hawaii

André konnte beobachten, dass Ströme wärmerer Flüssigkeit in Richtung äußere Schale aufsteigen - genau wie Computersimulationen dies vorhersagen.

Pilzförmige Ströme in Flüssigkeiten, die starken Temperaturunterschieden ausgesetzt sind, könnten die hawaiianische Vulkankette im südlichen Pazifik erklären.

GeoFlow versorgt uns aber nicht nur mit einem besseren Verständnis für unseren Planeten. Die Ergebnisse könnten auch der Industrie helfen, um zum Beispiel Kugelkreisel, Lager und Zentrifugalpumpen zu verbessern.