Neuer Einblick ins Innere der Erde
Redaktion
/ Pressemitteilung des DLR astronews.com
24. März 2011
Mit dem Experiment GeoFlow II sollen im Erdorbit die Strömungen
im Erdinneren untersucht werden. Die Apparatur wurde im Februar mit dem
europäischen Raumfrachter Johannes Kepler zur Internationalen
Raumstation ISS gebracht und am vergangenen Wochenende im Weltraumlabor
Columbus installiert. Bis Mitte Juni sollen nun Experimente
durchgeführt werden.
Das GeoFlow II-Experiment wurde am 19. März 2011
im Fluid Science Laboratory (FSL) im
Columbus-Modul auf der Internationalen
Raumstation ISS installiert.
Foto: BTU Cottbus |
Die Experimentapparatur GeoFlow II wurde Mitte Februar an Bord
des europäischen Raumtransporters ATV-2 Johannes Kepler zur ISS geflogen
und am vergangenen Wochenende im Fluid Science Lab (FSL) des
Columbus-Moduls der ISS installiert. Bis Mitte Juni diesen
Jahres sollen die wissenschaftlichen Experimente unter Schwerelosigkeit
ablaufen und Phänomene im Inneren der Erde untersuchen.
Unser Heimatplanet besteht aus einer circa 40 Kilometer dicken Erdkruste und
einem oberen Mantel, der sich bis in 900 Kilometer Tiefe erstreckt. Ihm schließt
sich der untere Mantel an, der bis zu 2900 Kilometer ins Erdinnere reicht.
Danach folgt der äußere Erdkern bis in 5100 Kilometer Tiefe. Der innere Erdkern
erstreckt sich bis zum Erdmittelpunkt in 6371 Kilometern.
Die Wissenschaftler um Projektleiter Prof. Christoph Egbers vom Lehrstuhl für
Aerodynamik und Strömungslehre an der BTU in Cottbus haben diese Verhältnisse in
einer schuhkartongroßen Apparatur nachgebaut. "Die größte Herausforderung war,
all diese Randbedingungen in einem Mini-Erdmodell zu realisieren", erklärt
Egbers. Im Experiment wird das Erdinnere durch ein Kugelmodell simuliert:
Zwischen einer inneren, massiven Kugel und einer äußeren Hohlkugel befindet sich
eine zähe Ölschicht.
Entsprechend den Temperaturverhältnissen im Erdinneren wird die innere Kugel
geheizt und die äußere Hohlkugel gekühlt. Im Kugelspalt wird dann durch das
Anlegen einer elektrischen Spannung ein unverzerrtes, zentralsymmetrisches
Kraftfeld erzeugt, das die auf der Erde herrschende Schwerkraft simuliert.
Außerdem werden die Kugeln gedreht, um die Erdrotation darzustellen. Eine Kamera
fotografiert die Strömungsmuster, die während des Ablaufs auftreten.
GeoFlow II ist das zweite Experiment einer deutschen Reihe (astronews.com
berichtete). Bereits im Jahr 2008 begann mit dem Experiment GeoFlow I
die wissenschaftliche Untersuchung des Erdinneren im All und damit unter
Schwerelosigkeit. Der wesentliche Unterschied zwischen der Apparatur GeoFlow
I und dem Folgeexperiment besteht in der Art des Mediums im Kugelspalt:
Während in GeoFlow I Silikonöl verwendet wurde, um die konvektiven
Strömungen im flüssigen Teil des Erdkerns zu untersuchen, kommt im Kugelspalt
bei GeoFlow II die Flüssigkeit Nonanol zum Einsatz. Nonanol ist eine
klare, farblose Flüssigkeit, deren Fließfähigkeit (Viskosität) stark
temperaturabhängig ist. Sie spiegelt ideal die thermophysikalischen
Eigenschaften des flüssigen Erdmantels wider.
Die Wissenschaftler erhoffen sich, auf diese Weise das physikalische Verständnis
von zum Beispiel von Magma-Strömungen im Erdinneren zu verbessern. Das
Experiment GeoFlow III ist bereits geplant und soll die Strömungen in
der Atmosphäre simulieren. Das Experiment könnte dabei helfen, unser Wetter
besser zu verstehen.
Der Experimentablauf wird durch das deutsche Columbus-Kontrollzentrum (Col-CC)
in Oberpfaffenhofen, das italienische Microgravity Advanced Research and
Support Centre MARS in Neapel, das spanische User Support und
Operations Centre E-USOC in Madrid sowie die Bodenstation an der BTU
überwacht. In Cottbus werden die Telemetriedaten mit einem zeitlichen Abstand
von circa 20 Sekunden eintreffen, während die gesammelten Videoaufzeichnungen im
Abstand von wenigen Tagen heruntergeladen und ausgewertet werden.
Neben der BTU Cottbus sind außerdem Forscher vom DLR-Institut für
Planetenforschung (Berlin), des Instituts für Physik und Astronomie der
Universität Potsdam, des Instituts für Physik der Universität Göttingen, der
CNRS Paris, der PMMH-ESPCI Paris, des Institut Nonlinéaire der
Universität Nizza, des Laboratoire Ondes et Milieux Complexes der
Universität Le Havre und des Departement of Applied Mathematics der
Universität Leeds an GeoFlow II beteiligt.
|