Unterirdische Detektoren kartieren den radioaktiven Erdkern mittels Geoneutrinos

Tief unter der Erde gelegene Observatorien weltweit fangen seltene Geoneutrinos ein und liefern Wissenschaftlern beispiellose Daten über den radioaktiven Zerfall, der den geologischen Motor der Erde antreibt. Diese fortschrittlichen Teilchendetektoren, die in massiven, abgeschirmten Hohlräumen unter Kilometern von Gestein arbeiten, ermöglichen erstmals direkte Messungen der internen thermischen Aktivität. Der Zustrom neu aufgezeichneter Teilchen eröffnet ein neues Fenster in die unzugänglichen Tiefen des Erdmantels und der Kruste.

Jüngste Ergebnisse des SNO+-Detektors in Kanada fügten etwa 50 neu detektierte Geoneutrinos hinzu – die ersten Aufzeichnungen in der westlichen Hemisphäre. Mark Chen, Direktor der SNO+-Kollaboration, merkte an, dass unterschiedliche Flussmessungen weltweit „der erste Hinweis darauf sein könnten, dass der Mantel nicht einheitlich ist“. Der Geochemiker William McDonough betonte, dass die Verfolgung dieser schwer fassbaren Signaturen eine chemische Karte des Erdinneren ermöglichen würde.

Geoneutrinos entstehen durch den natürlichen radioaktiven Zerfall von Uran, Thorium und Kalium, was verhindert, dass die Erde zu einer tektonisch inaktiven Welt abkühlt. Nach ersten Detektionen in Japan und Italien blieben die globalen Zählungen aufgrund der nahezu masselosen und neutralen Natur der Teilchen begrenzt. Historisch nahmen Geochemiker eine gleichmäßige Verteilung wärmeproduzierender Elemente an, doch moderne Messungen deuten auf erhebliche regionale Unterschiede hin.

Datenpunkte verknüpfen erhöhte Geoneutrino-Flüsse zunehmend mit kontinentgroßen, dichten Strukturen, den sogenannten LLSVPs, die sich über dem Erdkern unter Afrika und dem Pazifik befinden. Zukünftig wird der Einsatz des massiven JUNO-Experiments in China die Detektionskataloge drastisch erweitern. Durch den Abgleich multinationaler Datensätze hoffen Geowissenschaftler, grundlegende Fragen zur Zusammensetzung des tiefen Mantels, zur tektonischen Konvektionsdynamik und zur langfristigen thermischen Entwicklung des Planeten zu klären.