Wie weit ist das Innere der Erde wirklich erforscht?

Wenn ich mich zum Beispiel bei wikipedia über das Innere der Erde informiere, dann lese ich dort neben vielen geophysikalischen und geologischen Fachbegriffen auch:

Würde man die Erde auf Apfelgröße verkleinern, so würden unsere tiefsten Bohrungen noch nicht einmal dem Anritzen der Schale entsprechen.

Ich muss sagen, dass ich zur Zeit Geographie studiere, aber nebenbei ein Jahr mir das Fach "Einführung in die Geowissenschaften - Endogene Prozesse" anhören musste, weil dies irgendwie doch zum Geographie Studium etwas dazu gehört. Ich soll wissen, wie das innere der Erde doch aufgebaut ist, denn als Geograph sollte dies auch wirklich schon ein Muss sein. Dabei kam es in den Vorlesungen dazu, dass wir uns mit dem Erdinnern beschäftigt habe. Wir haben über die Temperaturschwankungen gesprochen und genau so wie über die Festigkeit des Erdinnern.

Man muss dabei erst einmal wissen, dass man das Erdinnere in mehrere Schichten unterscheidet. Dazu zählt, dass wir im oberen Teil den sogenannten oberen Mantel haben, dazu zählt die Lithos- und Asthenosphäre. Man spricht dabei von Tiefen > 150 - ungefähr 700 km. Dieser Zustand ist auch ebenfalls fest und man weiß auch, welche Steine sich dort befinden, weil es sich meistens stets um die gleichen Gesteine handelt. Unterhalb des oberen Mantels folgt der untere Mantel, der ungefähr bis 2883 km geht und dieser ist ebenfalls ein fester Zustand. Darauf folgt der äußere Kern bis zu einer Tiefe von 5154km und dieser Zustand ist flüssig. Darauf folgt der innere Kern bis zur "Endtiefe" von 6371km, wo man letztendlich den Erdkern erreicht hätte. Dieser Zustand ist wiederum fest.

Somit hätten wir jetzt schon einmal das Erdinnere erklärt. Du sprachst dabei, dass du nicht glaubst, dass es so ist und daran zweifelst, dass sich die Menschen überhaupt sicher sein können. Du hast im gewissen Maße Recht. Wir wissen nicht, wie es wirklich in 6371km Tiefe aussieht, sondern können dieses nur "vermuten". Jedoch gibt es auch Beweise und diese liefern und Vulkanausbrüche. Bei Vulkanausbrüche kommen oft Gesteine aus dem Erdinnern hoch und somit kann man doch schon heraus finden, welche Gesteine aus dem Erdinnern kommen und welche wohl eher aus einem Tier oder wodurch auch immer. Diese Wissenschaft ist wirklich schon sehr weit und man kann dieser auch vertrauen, dass diese schon wissen, welche Steine aus der Tiefe kommen und welche eventuell aus dem All. Du musst wissen, dass Steine in verschiedenen Hinsichten entstehen.

So du erwähntest ebenfalls, dass du nicht glauben kannst, dass es Steine gibt, die mehrere Milliarden Jahre alt sind und man dies genau wissen könnte. Aber ich muss dir auch an dieser Stelle widersprechen. Du hast dich in dieser Hinsicht auch vermutlich verlesen, weil Steine aus dem Erdinnern eher seltener an dieses Alter kommen. Das liegt einfach daran, dass die Steine im Erdinnern einen anderen Druck haben als an der Erdatmosphäre. Dadurch kommt es im Laufe der Jahrhunderte zu einer Verwitterung der Steine. An bestimmten Stellen geht die Verwitterung schneller voran, an anderen eher langsamer, deshalb kann es durchaus sein, dass Steine so alt sind. Dabei muss man für die Herkunft der Steine kein totaler Spezialist sein. Man kann anhand Spuren und Erdschichten erklären, wo zuletzt ein Vulkanausbruch war und kann daran die Jahre berechnen und auch heraus finden, aus welcher Schicht der Stein eventuell kam.

Klar, für einen Außenstehenden klingen diese Theorien immer sehr komisch und extrem unglaubwürdig. Ich kann das auch verstehen, denn anders erging es mir vor dem Studium auch nicht. So richtig schlau wird man erst, wenn man sich darüber verschiedene Vorlesungen anhört und auch selbst nachliest. Die Bücher der Geowissenschaften sind dabei aber meistens sehr teuer. Man lernt zumindest verschiedene Techniken und Theorien, woran man schon die Herkunft und das Alter eines Steines berechnen kann. Dabei handelt es sich nicht um ausgedachte Jahre, sondern diese haben schon alle einen Zusammenhang. "Atommüll" von früheren Menschen ist völliger Schwachsinn, denn früher gab es einfach kein Atommüll. Und du kannst mir schon glauben, dass man den Unterschied (von der Chemie her) zwischen einen Stein und Atommüll schon unterscheiden kann. Das kann man ganz einfach anhand der Dichte bestimmen.

Und wir kommen immer weiter in die Tiefe der Erde. Es fehlt uns ganz einfach nur an "Werkzeug", dass wir immer tiefer kommen. Es klappt aber wirklich immer besser und man kann immer detailliertere Informationen darüber geben. Wenn du dich wirklich dafür mal interessiert, wie es dazu kommt, dass wir verschiedene Steine aus dem Erdinnern haben und wieso diese verwittern und wie das Erdinnere aufgebaut ist, kann ich dir Fachbücher empfehlen. Da gibt es mehrere Bücher, die den Namen "Allgemeine Geologie" haben. Diese kosten an die 78€, glaube ich, aber wenn man sich wirklich dafür interessiert, ist man nach diesem Buch so schlau und wird den Geowissenschaftlern schon trauen. Nicht umsonst, werden Geowissenschaftler gern gesucht und benötigt, zwar nicht nur unbedingt für das Erdinnere aber durchaus auch!

Vielleicht kann ich als Geowissenschaftlerin ein bisschen weiterhelfen. Das Innere der Erde lässt sich durch verschiedene Methoden erforschen. Natürlich kann man kein Loch hineinbohren, um hineinzusehen und es lebte kein Mensch vor 200 Millionen Jahren.

Aber man kann z.B. durch Experimente herausfinden, wann welches Gestein/Mineral unter welchen Bedingungen (Druck und Temperatur) entsteht. Daraus lassen sich dann Rückschlüsse über die Versenkungstiefe der Gesteine machen. z.B. besitzen Gesteine aus dem Erdmantel kein Wasser oder haben eine bestimmte chemische Zusammensetzung wie z.B. Olivin. Andere Gesteine finden sich an Orten, wo sie nicht entstanden sein können. z.B. die Alpen: sie bestehen unter anderem aus Karbonaten (Kalk), welche nur im Meer abgelagert werden können.

Wie kommt also Meeresboden in die Berge? Da man aus der Bewegung der Lithosphärenplatten (Plattentektonik) die Bewegung der afrikanischen Platte gegen die Eurasische Platte ableiten kann, mit welcher Geschwindigkeit die Kollision und damit die Gebirgshebung (Orogenese) vonstatten geht, kann man ausrechnen, wie lange es zurückliegt, als die Alpen noch nicht aufgefaltet wurden.

Ohnehin gibt es in der Geologie einige grundlegende Regeln z.B. den Gesteinskreislauf. Wenn man also z.B. olivinreiche Gesteine findet, deuten diese meist auf vulkanische Aktivität hin. Zusammen mit der Plattentektonik, der Mineralogie (z.B. Mineralwachstum und Gestinsbildungszeit), Verwittertung und Transport oder neue Sedimentation kann man das Alter von Gesteinen recht gut bestimmen.

Ein zweiter wichtiger Eckpfeiler sind die Leitfossilien, also Fossilien, die nur in bestimmten Erdzeitaltern gelebt haben. Findet man sie in Gesteinsschichten, kann man davon ausgehen, dass dies die besagte Zeit darstellt. Darüber liegende Schichten sind jünger, darunter liegende älter, wenn es zu keiner tektonsichen Verformung gekommen ist mit Falten und Überkippung, dann muss man zuerst die Art der Störungszonen erforschen, um die genaue Lage der Erdschichten zu ermitteln.

Und das Innere der Erde kann man z.B. durch seismische Untersuchungen erkunden, denn seismische Wellen breiten sich in verschiendenen Medien unterschiedlich schnell aus oder werden sogar geschluckt. So wurden z.B. sogar Atombombentests dazu verwendet (also man machte diese Untersuchung nebenbei, die Bombe wurde NICHT deswegen gezündet), um festzustellen, dass eine bestimmte Form der Schockwellen den Erdball nicht durchqueren konnte, was besagt, dass es in der Erde einen flüssigen Bereich geben muss.