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Okay, lass mal sehen. Also, Kapitel, äh, 26, ja? "Das Feuer unter der Erde"… oder so ähnlich.
Also, da war mal so'n junger Geologe, Mike Voris, im Sommer '71, glaub ich, unterwegs im östlichen Nebraska, so auf 'ner Wiese, nicht weit von Orchard, wo er aufgewachsen ist. Er läuft da so rum und plötzlich sieht er in so'nem kleinen Canyon, so'n komisches Blitzen im Gestrüpp. Er klettert hoch und was findet er? 'Nen ziemlich gut erhaltenen Schädel von 'nem kleinen Nashorn. Der war wohl durch den Regen freigespült worden, ne?
Und ein paar Meter weiter, da war dann dieser… ja, wie soll man sagen, ungewöhnlichste Fossilienfundort in Nordamerika! So'n ausgetrocknetes Wasserloch, das zum Massengrab für Dutzende Tiere geworden war. Nashörner, Pferde, die aussahen wie Zebras, Säbelzahnhirsche, Kamele, Schildkröten… alle durch irgendeine mysteriöse Katastrophe um die 12 Millionen Jahre vorher gestorben. Damals, im Miozän, war Nebraska wohl so 'ne riesige, heiße Ebene, so wie die Serengeti heute in Afrika. Und die Tiere lagen da unter bis zu drei Metern Vulkanasche begraben. Komisch nur, dass es in Nebraska gar keine Vulkane gab, oder je gegeben hat. Echt seltsam, ne?
Heute ist der Fundort als "Ashfall Fossil Beds State Historical Park" bekannt. Da gibt's jetzt 'n schickes Besucherzentrum mit Museum, wo die geologischen Funde und die Geschichte des Fossilienlagers ausgestellt sind. Und da ist auch so'n Labor, wo man durch 'ne Glasscheibe den Paläontologen beim Knochenputzen zuschauen kann. Ich war da mal, an 'nem Vormittag, und da war ein älterer Herr, mit grauem Haar und blauem Kittel, ganz allein am Werkeln. Und dann hab ich gemerkt: Hey, das ist ja Mike Voris! Der Typ aus dieser BBC-Doku "Horizon", oder so ähnlich. Der Park liegt halt so ein bisschen… ab vom Schuss, deswegen verirren sich da nicht so viele Touristen hin. Voris war, glaub ich, ganz froh, dass ich da war, und hat mir alles gezeigt. Er hat mich sogar zu diesem Canyon mit den sechs Metern Tiefe geführt, wo er den Schädel gefunden hat.
"Total blöd, an so 'nem Ort nach Knochen zu suchen," hat er dann gesagt, ganz locker. "Aber ich war ja gar nicht auf der Suche nach Knochen! Ich wollte eigentlich 'ne geologische Karte von Ost-Nebraska machen, bin einfach nur rumgestiefelt. Wäre ich nicht da hochgeklettert und hätte der Regen den Schädel nicht freigelegt, wäre ich einfach vorbeigelaufen und hätte das Ding nie entdeckt!" Er hat dann auf so 'ne überdachte Stelle in der Nähe gezeigt, wo die Hauptausgrabungsstätte war. Da haben die dann fast 200 Tiere gefunden, kreuz und quer übereinander.
Ich hab ihn dann gefragt, warum es denn so blöd ist, an so 'nem Ort nach Knochen zu suchen. "Naja," meinte er, "um Knochen zu finden, braucht man freiliegendes Gestein. Die meisten paläontologischen Ausgrabungen finden halt in heißen, trockenen Gegenden statt. Nicht weil es da mehr Knochen gibt, sondern weil die Wahrscheinlichkeit, welche zu finden, einfach höher ist. Aber hier," und er hat so über die weite Prärie gewunken, "hier fängst du ja bei Null an! Klar, da kann was Tolles liegen, aber du hast keine Anhaltspunkte, wo du suchen sollst."
Am Anfang dachten die, die Tiere wären lebendig begraben worden. So hat Voris das auch 1981 in so'nem Artikel im "National Geographic" beschrieben. "Der Artikel hat das Ganze als 'Pompeji der prähistorischen Tiere' bezeichnet," hat er mir erzählt. "Das war eigentlich doof, weil wir bald gemerkt haben, dass die Tiere gar nicht plötzlich gestorben sind. Die hatten alle 'ne Krankheit, die heißt 'hypertrophische Osteodystrophie'. Das kommt von zu viel ätzendem Staub in der Lunge. Und davon hatten die wohl 'ne Menge, weil die Ascheschicht ja Meterdick und kilometerweit war." Er hat dann so'n Stück grauen, lehmartigen Boden aufgehoben, zerbröselt und mir in die Hand gegeben. Das war ganz fein, aber irgendwie auch sandig. "Das Zeug ist echt unangenehm einzuatmen," hat er gesagt. "Das ist so fein und scharfkantig. Die sind wahrscheinlich zu dem Wasserloch gekommen, um sich zu erholen, und sind dann da elendig gestorben. Die Asche hat alles zerstört. Die hat das Gras bedeckt, sich an den Blättern festgesetzt und das Wasser in so 'ne ungenießbare, graue Brühe verwandelt. Das muss echt schlimm gewesen sein, das zu trinken."
In dieser "Horizon"-Doku hieß es dann, es sei ja total überraschend, dass es so viel Asche in Nebraska gab. Aber eigentlich wusste man schon lange, dass es da 'ne Menge Ascheablagerungen gab. Die wurden seit fast 'nem Jahrhundert abgebaut, um Putzmittel wie "Comet" oder "Ajax" herzustellen. Aber komischerweise hatte sich keiner Gedanken darüber gemacht, wo die Asche eigentlich herkam.
"Eigentlich peinlich," meinte Voris mit 'nem kleinen Lächeln. "Ein Redakteur vom 'National Geographic' hat mich dann gefragt, wo die ganze Asche eigentlich herkommt. Und ich musste zugeben, dass ich keine Ahnung hatte. Und keiner wusste es! Da hab ich mir erst mal Gedanken darüber gemacht."
Voris hat dann Proben an Kollegen im Westen geschickt und gefragt, ob die das Zeug kennen. Und ein paar Monate später hat sich dann Bill Bonichsen vom "Idaho Geological Survey" gemeldet und gesagt, dass die Asche perfekt zu vulkanischen Ablagerungen aus Bruno-Jarbidge im südwestlichen Idaho passt. Das Ding, das die Tiere in Nebraska getötet hat, war also ein Vulkanausbruch, der viel größer war, als man sich das je hätte vorstellen können. Aber groß genug, um im Osten Nebraskas, 1600 Kilometer entfernt, 'ne drei Meter dicke Ascheschicht zu hinterlassen. Es stellte sich heraus, dass unter dem Westen der USA 'ne riesige Magmakammer liegt, so'n gigantischer "Hotspot". Der bricht ungefähr alle 600.000 Jahre katastrophal aus. Der letzte Ausbruch war vor etwas mehr als 600.000 Jahren. Und der Hotspot ist immer noch da. Heute kennen wir ihn als Yellowstone Nationalpark. Verrückt, oder?
Man weiß halt echt wenig, was unter den eigenen Füßen so abgeht. Schon komisch, dass Ford schon Autos gebaut hat und es die Baseball World Series schon gab, bevor man wusste, dass die Erde 'nen Kern hat. Und dass die Kontinente auf der Erdoberfläche rumschwimmen, wie Seerosenblätter, das weiß man ja auch noch nicht mal 'ne Generation lang. "Obwohl unglaublich", schrieb Richard Feynman, "wissen wir mehr über die Zusammensetzung des Sonneninneren als über das Erdinnere."
Vom Erdboden bis zum Erdmittelpunkt sind's 6370 Kilometer. Gar nicht so weit. Jemand hat mal ausgerechnet, dass wenn man 'n Loch bis zum Erdmittelpunkt bohrt und 'nen Ziegelstein reinwirft, der nur 45 Minuten bräuchte, um anzukommen. Obwohl er dann da unten ja nix mehr wiegen würde, weil die ganze Schwerkraft der Erde über, unter und um ihn herum wäre. Aber in der Realität hat kaum jemand versucht, so tief in die Erde zu bohren. In Südafrika gibt's ein paar Goldminen, die tiefer als drei Kilometer sind, aber die meisten Minen weltweit sind nicht tiefer als 400 Meter. Wenn die Erde 'n Apfel wäre, hätten wir noch nicht mal die Schale durchgebohrt. Nicht mal annähernd.
Bis vor nicht mal 'nem Jahrhundert wussten selbst die klügsten Wissenschaftler nicht viel mehr über das Erdinnere als die Bergleute. Also, dass man halt 'ne Weile in der Erde graben kann, bis man auf Gestein stößt. Und dann kam 1906. Da hat der irische Geologe R.D. Oldham Seismogramme von 'nem Erdbeben in Guatemala ausgewertet und festgestellt, dass manche Stoßwellen tief in die Erde eindringen und dann in 'nem bestimmten Winkel wieder abprallen, als ob sie auf ein Hindernis treffen. Daraus hat er geschlossen, dass die Erde 'nen Kern hat. Und drei Jahre später hat der kroatische Seismologe Andrija Mohorovičić bei der Untersuchung von Grafiken von 'nem Erdbeben in Zagreb ähnliche Richtungsänderungen festgestellt, aber in geringerer Tiefe. Er hat die Grenze zwischen der Erdkruste und der darunter liegenden Schicht, dem Erdmantel, entdeckt. Diese Zone wurde später nach ihm benannt, die "Mohorovičić-Diskontinuität", oder kurz "Moho".
Langsam entstand ein grobes Bild von den Schichten im Erdinneren, aber eben wirklich nur grob. 1936 hat die dänische Wissenschaftlerin Inge Lehmann dann bei der Auswertung von Seismogrammen von Erdbeben in Neuseeland herausgefunden, dass es zwei Kerne gibt: 'nen inneren und 'nen äußeren. Der innere Kern ist vermutlich fest, der äußere flüssig. Und da entsteht wohl auch das Magnetfeld.
Während Lehmann durch die Untersuchung von Erdbebenwellen unser grundlegendes Wissen über das Erdinnere erweiterte, haben zwei Geologen vom "California Institute of Technology" 'ne Methode entwickelt, um frühere mit späteren Erdbeben zu vergleichen. Das waren Charles Richter und Beno Gutenberg. Aus Gründen, die nix mit Fairness zu tun haben, wurde die Magnitude fast nur noch als "Richter-Skala" bezeichnet. (Was auch nix mit Richter selbst zu tun hatte. Richter war 'n bescheidener Mensch und hat seinen Namen nie vor die Magnitude gesetzt, sondern einfach nur von "Magnitude" gesprochen.)
Viele Nicht-Wissenschaftler haben die Richter-Skala missverstanden, auch wenn das heute vielleicht besser ist. Früher wollten Besucher in Richters Büro oft sein Meisterwerk sehen, weil sie dachten, das wäre 'ne Maschine. Aber die Richter-Skala ist natürlich nur 'n Konzept, keine Maschine. Es ist 'ne willkürlich festgelegte Zahl, die die Stärke der Erschütterung anhand von Messungen am Boden angibt. Und die Skala ist exponentiell, also ist 'n Erdbeben mit der Stärke 7,3 fünfzig Mal stärker als eins mit der Stärke 6,3 und 2500 Mal stärker als eins mit der Stärke 5,3.
Theoretisch gibt's kein Limit nach oben… und auch keins nach unten. Die Magnitude ist 'ne einfache Methode, um die Stärke zu messen, aber sie sagt nix über die Zerstörung aus. 'N Erdbeben der Stärke 7, das tief im Erdmantel stattfindet – sagen wir mal 650 Kilometer tief – kann an der Oberfläche gar keine Schäden anrichten. Aber 'n viel kleineres Erdbeben, das sechs oder sieben Kilometer unter der Oberfläche stattfindet, kann verheerende Schäden anrichten. Und es kommt natürlich auch auf die Beschaffenheit des Untergrunds an, die Dauer des Bebens, die Häufigkeit und Stärke der Nachbeben und die spezifischen Bedingungen im Katastrophengebiet. Das alles bedeutet, dass das schlimmste Erdbeben nicht unbedingt das stärkste sein muss, obwohl die Stärke natürlich schon wichtig ist.
Seit der Erfindung der Magnitude waren die stärksten Erdbeben (je nachdem, welche Quelle man benutzt) entweder das Große Alaska-Erdbeben in der Prince William Sound Bay 1964 oder das Erdbeben vor der Küste Chiles im Pazifik 1960. Das Erste hatte 'ne Magnitude von 9,2, das Zweite wurde zuerst mit 8,6 registriert, aber später von einigen Experten (darunter dem "U.S. Geological Survey") auf 9,5 erhöht. Das zeigt schon, dass die Messung von Erdbeben nicht immer ganz exakt ist, besonders wenn es um die Interpretation von Messungen aus der Ferne geht. Aber auf jeden Fall waren beides sehr heftige Beben. Das Erdbeben von 1960 hat nicht nur große Teile der Küstenregionen West-Südamerikas verwüstet, sondern auch 'n riesigen Tsunami ausgelöst. Der Tsunami ist fast 10.000 Kilometer über den Pazifik gerollt, hat in Hilo auf Hawaii viele Gebiete überschwemmt, 500 Häuser zerstört und 60 Menschen getötet. Ähnliche Wellen sind bis nach Japan und auf die Philippinen gelangt und haben dort noch mehr Menschenleben gefordert.
Aber das zerstörerischste Erdbeben der Geschichte war wahrscheinlich das Erdbeben von Lissabon am Allerheiligentag 1755. Das hat Lissabon in 'nen Trümmerhaufen verwandelt. Gegen 10 Uhr morgens hat die Stadt plötzlich angefangen zu wackeln. Das heftige Schütteln hat ganze sieben Minuten gedauert. Heute schätzt man die Magnitude auf 9. Die Erschütterungen waren so stark, dass sich das Meerwasser aus dem Hafen zurückzog und dann als 15 Meter hohe Flutwelle zurückkam und noch mehr Zerstörung anrichtete. Als das Beben endlich aufhörte, hatten die Überlebenden nur drei Minuten Ruhe, bevor es 'n zweites Erdbeben gab, das nur etwas schwächer war als das Erste. Das dritte und letzte Beben kam zwei Stunden später. Als alles vorbei war, waren 60.000 Menschen tot und fast jedes Gebäude im Umkreis von Kilometern dem Erdboden gleichgemacht. Im Vergleich dazu hatte das Erdbeben von San Francisco 1906 nur 'ne Magnitude von 7,8 und hat weniger als 30 Sekunden gedauert.
Erdbeben sind ziemlich häufig. Weltweit gibt's durchschnittlich zwei Erdbeben pro Tag mit 'ner Magnitude von 2,0 oder höher – stark genug, um von Menschen in der Nähe wahrgenommen zu werden. Erdbeben konzentrieren sich oft auf bestimmte Gebiete, besonders rund um den Pazifik, aber sie können fast überall auftreten. In den USA sind bisher nur Florida, Ost-Texas und der nördliche Mittlere Westen anscheinend fast komplett verschont geblieben. In den letzten 200 Jahren gab's in Neuengland zwei Erdbeben mit 'ner Magnitude von über 6. Im April 2002 gab's in der Region um den Lake Champlain an der Grenze zwischen New York und Vermont 'n Erdbeben mit der Stärke 5,1, das erhebliche Schäden verursacht hat. Sogar in New Hampshire sind Bilder von den Wänden gefallen und Kinder aus den Betten gefallen, ich kann's bezeugen.
Die häufigsten Erdbeben treten an den Grenzen von Erdplatten auf, wie in Kalifornien entlang der San-Andreas-Verwerfung. Die Platten schieben sich gegeneinander, der Druck steigt und irgendwann gibt eine Seite nach. Generell gilt: Je länger es zwischen zwei Erdbeben dauert, desto mehr Druck baut sich auf und desto größer ist die Wahrscheinlichkeit für 'n großes Erdbeben. Tokio hat besonders Angst vor so 'nem Ding. Bill McGuire, 'n Experte für Naturkatastrophen vom "University College London", bezeichnet Tokio als "Stadt auf Abruf". Japan ist ja eh schon für seine Erdbeben bekannt, und Tokio liegt halt auch noch genau an der Stelle, wo drei tektonische Platten aufeinandertreffen. 1995 gab's ja schon in Kobe, fast 500 Kilometer westlich, 'n Erdbeben mit der Stärke 7,2, bei dem 6394 Menschen gestorben sind. Der Schaden wurde auf 99 Milliarden Dollar geschätzt. Aber das ist nix, äh, relativ wenig, im Vergleich zu dem, was Tokio in Zukunft erleiden könnte.
Tokio wurde in der Neuzeit schon mal von 'nem sehr zerstörerischen Erdbeben getroffen. Am 1. September 1923, kurz vor Mittag, gab's das berüchtigte Kantō-Erdbeben – 'n Erdbeben, das mehr als zehnmal so stark war wie das in Kobe. 200.000 Menschen sind gestorben. Seitdem ist Tokio verdächtig ruhig, also hat sich der Druck unter der Erde seit 80 Jahren aufgebaut. Irgendwann wird's knallen. 1923 hatte Tokio ungefähr drei Millionen Einwohner. Heute sind's fast 30 Millionen. Keiner will raten, wie viele Menschen beim nächsten Mal sterben werden, aber der potenzielle wirtschaftliche Schaden wird auf sieben Billionen Dollar geschätzt. Krass, ne?
Noch beunruhigender sind seltenere Erdbeben, sogenannte "Intraplatten-Erdbeben". Die sind noch schlechter erforscht und können überall und jederzeit auftreten. Die passieren weit entfernt von den Plattengrenzen und sind daher unvorhersehbar. Und weil das Epizentrum so tief liegt, können die viel größere Gebiete betreffen. Das bekannteste Erdbeben dieser Art in den USA war 'ne Reihe von drei Erdbeben, die im Winter 1811-1812 in New Madrid, Missouri, stattgefunden haben. Das erste Beben hat am 16. Dezember kurz nach Mitternacht angefangen. Die Leute wurden zuerst durch das Geschrei der Tiere geweckt (dass Tiere vor Erdbeben unruhig werden, ist kein Aberglaube, sondern 'ne anerkannte Tatsache, auch wenn man nicht genau weiß, warum), und dann durch so'n lautes Knacken tief aus der Erde. Die Leute sind rausgegangen und haben gesehen, dass die Erde wellenartig auf und ab ging, 'n Meter hoch, und dass sich Risse aufgetan haben, die Meter tief waren. Und in der Luft lag 'n starker Schwefelgeruch. Das Beben hat vier Minuten gedauert und wie immer große Schäden verursacht. Einer der Zeugen war der Maler John James Audubon, der zufällig in der Gegend war. Das Beben war so stark, dass in Cincinnati, über 600 Kilometer entfernt, die Schornsteine eingestürzt sind. Und es gab wohl auch Berichte, dass es "Schiffe in Häfen an der Ostküste beschädigt und sogar Baugerüste um das Kapitol in Washington umgeworfen hat". Am 23. Januar und am 4. Februar gab's dann noch zwei Beben mit ähnlicher Stärke. Seitdem ist New Madrid ruhig geblieben – was auch nicht überrascht, denn diese Art von Erdbeben tritt wohl nie zweimal an derselben Stelle auf. Soweit wir wissen, sind die so unregelmäßig wie Blitze. Das nächste Beben dieser Art könnte unter Chicago passieren, oder unter Paris, oder unter Kinshasa. Keine Ahnung. Wie entstehen diese großen Intraplatten-Erdbeben? Irgendwo tief in der Erde. Mehr weiß man nicht.
In den 60er Jahren waren die Wissenschaftler so frustriert darüber, wie wenig sie über das Erdinnere wissen, dass sie beschlossen haben, was zu unternehmen. Und zwar wollten sie 'n Loch in den Meeresboden bohren (weil die Erdkruste auf den Kontinenten zu dick ist), bis zur Moho und 'ne Probe vom Erdmantel entnehmen, um sie zu untersuchen. Die dachten, wenn sie die Beschaffenheit der Gesteine im Erdinneren kennen, könnten sie vielleicht anfangen, ihre Wechselwirkungen zu verstehen und Erdbeben und andere unliebsame Ereignisse vorherzusagen.
Das Projekt, das fast zwangsläufig "Project Mohole" genannt wurde, war 'ne Katastrophe. Die wollten 'n Bohrer durch 4000 Meter tiefes Pazifikwasser vor der Küste Mexikos senken und dann noch mal über 5000 Meter durch das dünnere Krustengestein. Von 'nem Schiff auf offener See zu bohren war, wie 'n Ozeanograph sagte, "wie der Versuch, mit 'ner Spaghetti vom Empire State Building 'n Loch in den New Yorker Bürgersteig zu bohren." Alle Bemühungen sind gescheitert. Die sind höchstens 180 Meter tief gekommen. "Project Mohole" wurde schließlich als "unbohrbar" bezeichnet. 1966 hat der Kongress das Projekt dann frustriert und wütend wegen steigender Kosten und fehlender Ergebnisse eingestellt.
Vier Jahre später haben sowjetische Wissenschaftler beschlossen, ihr Glück auf dem Festland zu versuchen. Die haben sich in Russland auf der Kola-Halbinsel, nicht weit von der finnischen Grenze, 'ne Stelle ausgesucht und gehofft, 15 Kilometer tief bohren zu können. Die Arbeit war noch schwieriger als erwartet, aber die Sowjets waren hartnäckig. Als sie 19 Jahre später aufgegeben haben, waren sie 12.262 Meter tief gekommen. Aber man darf nicht vergessen, dass die Erdkruste nur etwa 0,3 % des Erdvolumens ausmacht. Die Kola-Bohrung hat also noch nicht mal ein Drittel der Erdkruste durchbohrt. Also können wir nicht wirklich behaupten, das Erdinnere erobert zu haben.
Aber auch wenn die Bohrung nicht sehr tief war, haben die Forscher fast nur Überraschungen erlebt. Studien von Erdbebenwellen hatten Wissenschaftler, und zwar mit ziemlicher Sicherheit, vorhergesagt, dass sie in 4700 Metern Tiefe auf Sedimentgestein stoßen würden, dann auf 2300 Meter Granit und dann auf Basalt. Aber das Sedimentgestein war 50 % dicker als erwartet, und es gab überhaupt kein Basalt. Und unter der Erde war's viel wärmer als erwartet. In 10.000 Metern Tiefe waren's 180 Grad Celsius, fast doppelt so viel wie erwartet. Und am überraschendsten war, dass das Gestein in der Tiefe voller Wasser war – was man eigentlich für unmöglich gehalten hat.
Weil wir nicht in die Tiefen der Erde sehen können, müssen wir uns mit anderen Methoden behelfen. Vor allem beobachten wir, wie sich Wellen im Erdinneren ausbreiten, um daraus Rückschlüsse auf die Bedingungen dort zu ziehen. Und wir lernen ein bisschen über den Erdmantel durch sogenannte Kimberlit-Schlote. Das sind Stellen, wo Diamanten entstehen. Da gibt's so'ne Art Explosion tief in der Erde, die Magma mit Überschallgeschwindigkeit an die Oberfläche schleudert. Das ist aber völlig unregelmäßig. Während du das hier hörst, könnte so ein Kimberlit-Schlot in deinem Garten explodieren. Weil die so tief runter reichen – bis zu 200 Kilometer – bringen die Kimberlit-Schlote alle möglichen Sachen an die Oberfläche, die man normalerweise nicht an der Oberfläche oder in der Nähe findet: Olivin, Olivinkristalle und Diamanten. Aber Diamanten sind eher 'n Zufall. Nur etwa einer von 100 Schloten bringt Diamanten mit. Die Kimberlit-Schlote bringen 'ne Menge Kohlenstoff mit, aber der wird meistens zu Dampf oder Graphit. Nur in seltenen Fällen wird 'n Klumpen Kohlenstoff mit der richtigen Geschwindigkeit nach oben geschleudert und kühlt schnell genug ab, um zu 'nem Diamanten zu werden. Genau wegen dieser Schlote ist Südafrika das Land mit der größten Diamantenproduktion. Aber vielleicht gibt's in anderen Ländern noch größere Vorkommen, von denen wir nix wissen. Geologen wissen, dass es in der Nähe von Nordost-Indiana Anzeichen für 'n riesigen Schlot oder 'ne Gruppe von Schloten gibt. Diamanten mit 20 Karat oder mehr wurden in der Gegend gefunden. Aber keiner hat die Quelle gefunden. John McPhee hat gesagt, dass die vielleicht unter eiszeitlichen Ablagerungen liegen, wie der Manson-Krater in Iowa, oder unter den Großen Seen.
Also, wie viel wissen wir wirklich über das Innere der Erde? Wenig. Wissenschaftler sind sich im Großen und Ganzen einig, dass die Welt unter unseren Füßen aus vier Schichten besteht: 'ner äußeren Gesteinsschicht, 'nem Erdmantel aus heißem, zähflüssigem Gestein, 'nem flüssigen äußeren Kern und 'nem festen inneren Kern. (Wer's genauer wissen will, hier ein paar Zahlen zur Dicke der einzelnen Schichten, sind aber nur Durchschnittswerte: 0-40 Kilometer ist die Erdkruste. 40-400 Kilometer ist der obere Erdmantel. Die Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel liegt bei 400-650 Kilometern. 650-2700 Kilometer ist der untere Erdmantel. 2700-2890 Kilometer ist die D''-Schicht. 2890-5150 Kilometer ist der äußere Kern. 5150-6370 Kilometer ist der innere Kern.) Wir wissen, dass die Erdkruste hauptsächlich aus Silikaten besteht. Silikate sind relativ leicht und reichen nicht aus, um die Gesamtdichte des Planeten zu erklären. Also muss da drin noch was Schwereres sein. Und wir wissen, dass es irgendwo da drin 'nen Bereich mit flüssigem Metall geben muss, um das Magnetfeld zu erzeugen. Das ist so das, worauf sich alle einigen können. Ansonsten ist fast alles – wie diese Schichten zusammenarbeiten, warum sie sich so verhalten, was sie in Zukunft tun werden – mehr oder weniger 'ne große Frage.
Man sieht ja schon, dass selbst ein Teil davon – die Erdkruste – heftig diskutiert wird. Fast alle geologischen Lehrbücher sagen, dass die Erdkruste unter den Ozeanen 5-10 Kilometer dick ist, unter den Kontinenten etwa 40 Kilometer und unter den Gebirgen 65-95 Kilometer. Aber innerhalb dieser allgemeinen Regeln gibt's viele rätselhafte Abweichungen. Zum Beispiel ist die Erdkruste unter der Sierra Nevada nur etwa 30-40 Kilometer dick. Keine Ahnung, warum. Nach allen physikalischen Gesetzen müsste die Sierra Nevada eigentlich absinken, wie in Treibsand. (Manche glauben, dass das Gebirge das vielleicht auch tut.)
Wie und wann die Erde ihre Erdkruste bekommen hat, spaltet die Geologen in zwei Lager: Die einen glauben, dass das am Anfang der Erdgeschichte ganz plötzlich passiert ist, die anderen, dass das langsam und erst später passiert ist. Die Leute sind da emotional. Richard Armstrong von der Yale University hat in den 60er Jahren die Theorie von der frühen Entstehung aufgestellt und dann sein ganzes Leben damit verbracht, mit Leuten zu streiten, die anderer Meinung waren. Er ist 1991 an Krebs gestorben. Aber kurz vor seinem Tod hat er, so stand's 1998 in der Zeitschrift "Earth", "in 'ner Auseinandersetzung in 'ner australischen Fachzeitschrift seine Kritiker noch mal scharf angegriffen und ihnen vorgeworfen, Mythen zu verewigen". "Er konnte nicht in Frieden sterben", hat 'n Kollege gesagt.
Die Erdkruste und Teile des oberen Erdmantels werden zusammen als Lithosphäre bezeichnet (vom griechischen "lithos", was Gestein bedeutet). Und die Lithosphäre schwimmt auf 'ner weicheren Gesteinsschicht, der Asthenosphäre (vom griechischen, was so viel wie "keine Kraft" bedeutet). Aber diese Bezeichnungen sind nicht ganz zufriedenstellend. Dass die Lithosphäre auf der Asthenosphäre schwimmt, impliziert 'ne gewisse Auftriebskraft, was nicht ganz richtig ist. Und die Vorstellung, dass sich Gestein wie 'ne flüssige Ebene bewegt, ist auch irreführend. Gestein ist zähflüssig, aber eher wie Glas. Das klingt komisch, aber unter dem ständigen Zug der Schwerkraft fließt alles Glas auf der Erde nach unten. Wenn man 'ne Scheibe von 'nem wirklich alten Kirchenfenster nimmt, ist die unten deutlich dicker als oben. Über so 'n "Fließen" reden wir hier. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Stundenzeiger auf 'ner Uhr bewegt, ist ungefähr 10.000 Mal schneller als die "Fließgeschwindigkeit" von Gestein im Erdmantel.
Die Bewegung findet aber nicht nur statt, wie wenn sich die Erdplatten horizontal bewegen, sondern auch auf und ab, wie wenn Gestein durch sogenannte Konvektion aufgewirbelt wird. Konvektion als Prozess wurde im späten 18. Jahrhundert zuerst von Graf Rumford vermutet. Und 60 Jahre später hat der englische Pfarrer Osmond Fisher hellseherisch vermutet, dass das Erdinnere flüssig sein könnte und dass sich Sachen darauf frei bewegen können. Aber die Ansicht hat erst viel später Unterstützung gefunden.
Ungefähr 1970 war's für die Geologen 'n ziemlicher Schock, als sie gemerkt haben, dass es unter der Erde ganz schön rund geht. Shanna Vogel hat in ihrem Buch "Naked Earth: The New Geophysics" geschrieben: "Das war, als hätten Wissenschaftler jahrzehntelang gebraucht, um die Schichten der Erdatmosphäre zu entdecken – Troposphäre, Stratosphäre usw. – und dann plötzlich den Wind entdeckt."
Seitdem ist umstritten, wie tief die Konvektion reicht. Manche sagen, sie fängt in 650 Kilometern Tiefe an, manche in über 3000 Kilometern Tiefe. James Trefil meint, das Problem ist, dass "zwei Datensätze aus zwei verschiedenen Disziplinen unvereinbar sind". Geochemiker sagen, dass bestimmte Elemente an der Erdoberfläche nicht aus dem oberen Erdmantel stammen können, sondern tiefer aus dem Erdinneren kommen müssen. Also müssen sich die Stoffe im oberen und unteren Erdmantel zumindest gelegentlich vermischen. Seismologen sagen, dass es dafür keine Beweise gibt.
Also können wir nur sagen, dass wir auf dem Weg zum Erdmittelpunkt an irgendeinem unbestimmten Punkt die Asthenosphäre verlassen und in den reinen Erdmantel gelangen. Der Erdmantel macht 82 % des Erdvolumens und 65 % der Erdmasse aus. Dass der so wenig Aufmerksamkeit bekommt, liegt vor allem daran, dass sich Wissenschaftler und normale Leute eher für Sachen tief unter der Erde (wie Magnetismus) oder in Bodennähe (wie Erdbeben) interessieren. Wir wissen, dass der Erdmantel ab etwa 150 Kilometern Tiefe hauptsächlich aus 'nem Gestein namens Peridotit besteht. Aber was die nächsten 2650 Kilometer darunter sind, weiß keiner so genau. In 'nem Artikel in der Zeitschrift "Nature" stand, dass es wohl kein Peridotit ist. Mehr weiß man nicht.
Unter dem Erdmantel liegen die beiden Kerne: 'n fester innerer Kern und 'n flüssiger äußerer Kern. Klar, unser Wissen über die Eigenschaften der beiden Kerne ist indirekt, aber Wissenschaftler können ein paar vernünftige Vermutungen anstellen. Die wissen, dass der Druck im Erdmittelpunkt enorm ist – etwa dreieinhalb Millionen Mal so hoch wie an der Erdoberfläche. Der Druck ist so hoch, dass das Gestein dort fest sein muss. Und die wissen (unter anderem aus der Erdgeschichte), dass der innere Kern seine Wärme gut speichert. Obwohl das nur 'ne Vermutung ist, geht man davon aus, dass die Temperatur des Kerns in den letzten viereinhalb Milliarden Jahren um weniger als 110 Grad Celsius gesunken ist. Keiner weiß, wie heiß der Kern wirklich ist, aber man schätzt, dass er zwischen 4000 und 7000 Grad Celsius heiß ist – ungefähr so heiß wie die Oberfläche der Sonne.
Der äußere Kern ist in vielerlei Hinsicht noch schlechter erforscht, obwohl sich alle einig sind, dass er flüssig ist und dass dort das Magnetfeld entsteht. 1949 hat E.C. Bullard von der University of Cambridge die Theorie aufgestellt, dass sich der flüssige Teil des Kerns irgendwie dreht und so 'ne Art Elektromotor bildet, der das Magnetfeld der Erde erzeugt. Die Flüssigkeiten im Erdinneren, die durch Konvektion aufsteigen, funktionieren sozusagen wie der Strom in 'ner Leitung. Wie das genau funktioniert, weiß keiner, aber man ist sich ziemlich sicher, dass die Entstehung des Magnetfelds mit der Drehung des Kerns und damit zu tun hat, dass der Kern flüssig ist. Objekte ohne flüssigen Kern – wie der Mond und der Mars – haben kein Magnetfeld.
Wir wissen, dass sich die Stärke des Erdmagnetfelds ständig ändert: In der Zeit der Dinosaurier war das Magnetfeld dreimal so stark wie heute. Und wir wissen, dass es sich durchschnittlich etwa alle 500.000 Jahre umkehrt, obwohl dieser Durchschnitt sehr ungenau ist. Manchmal dauert's Millionen von Jahren, bis sich was ändert – die längste Zeit war wohl 37 Millionen Jahre, manchmal passiert's alle 200.000 Jahre. In den letzten 10 Millionen Jahren hat sich das Erdmagnetfeld etwa 200 Mal umgekehrt. Keiner weiß warum. Das wird als "das größte ungelöste Problem der Geologie" bezeichnet.
Vielleicht erleben wir gerade so 'ne Umkehrung. Allein im letzten Jahrhundert hat sich das Erdmagnetfeld um etwa 6 % abgeschwächt. 'Ne Abschwächung des Magnetfelds könnte schlecht sein, denn das Magnetfeld sorgt ja nicht nur dafür, dass Kühlschränke funktionieren und Kompasse in die richtige Richtung zeigen, sondern spielt auch 'ne wichtige Rolle für unser Überleben. Der Weltraum ist voller gefährlicher kosmischer Strahlung. Ohne den Schutz des Magnetfelds würde die Strahlung unseren Körper durchdringen und unsere DNA in nutzlose Fetzen zerreißen. Wenn das Magnetfeld funktioniert, werden diese Strahlen sicher von der Erdoberfläche ferngehalten und in zwei Zonen im erdnahen Weltraum abgelenkt, die als "Van-Allen-Gürtel" bekannt sind. Und dort interagiert das Magnetfeld mit Teilchen in der oberen Atmosphäre und erzeugt das wunderschöne Lichtspiel der Polarlichter.
Dass wir so wenig wissen, liegt vor allem daran, dass man sich lange nicht darum gekümmert hat, die Vorgänge über der Erde mit den Vorgängen unter der Erde in Einklang zu bringen. Shanna Vogel hat gesagt: "Geologen und Geophysiker besuchen selten dieselben Konferenzen oder arbeiten selten an denselben Problemen zusammen."
Vielleicht ist das beste Beispiel für unser mangelndes Verständnis der Dynamik im Erdinneren das, was wir falsch gemacht haben, als diese Dynamik Probleme verursacht hat. Mir fällt kaum ein besseres Beispiel für unsere begrenzten Kenntnisse ein als der Ausbruch des Mount St. Helens im US-Bundesstaat Washington 1980.
Die USA hatten in den 48 zusammenhängenden Bundesstaaten 65 Jahre lang keinen Vulkanausbruch mehr erlebt. Die meisten Regierungs-Vulkanologen, die zur Überwachung und Vorhersage der Aktivitäten des Mount St. Helens zusammengerufen wurden, hatten also nur Vulkanausbrüche auf Hawaii gesehen. Und die sind halt völlig anders.
Am 20. März hat der Mount St. Helens angefangen, unheilvoll zu grollen. Innerhalb von 'ner Woche hat er schon Magma gespuckt, zwar in geringen Mengen, aber bis zu 100 Mal am Tag, oft begleitet von Erdbeben. Die Leute wurden in 'n Gebiet evakuiert, das 13 Kilometer entfernt lag und als sicher galt. Weil das Gebrumme im Berg immer lauter wurde, wurde der Mount St. Helens zu 'ner Touristenattraktion. Die Zeitungen haben jeden Tag über die besten Aussichtspunkte berichtet. Fernsehreporter sind ständig mit Hubschraubern zum Gipfel geflogen und haben sogar Leute gesehen, die den Berg hochgeklettert sind. An einem Tag haben über 70 Hubschrauber und Kleinflugzeuge über dem Gipfel gekreist. Aber die Tage vergingen, das Gebrumme hat keine dramatischen Früchte getragen und die Leute wurden immer ungeduldiger. Und viele dachten, dass der Vulkan eh nicht ausbrechen würde.
Am 19. April hat sich die Nordseite des Vulkans dann deutlich angefangen, auszubeulen. Unglaublich, aber keiner der Verantwortlichen hat erkannt, dass das offensichtlich 'n Zeichen dafür war, dass die eine Seite des Vulkans gleich explodiert