Obwohl wir Krustenbewohner auf schön kühlem Boden laufen, ist die Erde unter unseren Füßen ein ziemlich heißer Ort. Genug Wärme geht aus dem Inneren des Planeten aus, um 200 Tassen heißen Kaffee pro Stunde für jede der 6 der Erde zuzubereiten.,2 Milliarden Menschen, sagt Chris Marone, Penn State professor für Geowissenschaften. In der Mitte wird angenommen, dass die Temperaturen 11.000 Grad Fahrenheit überschreiten, heißer als die Oberfläche der Sonne.
Ein Querschnitt der Erde zeigt drei konzentrische Schichten. Um die Außenseite herum eine dünne, harte Kruste von 10 bis 100 Kilometern Dicke. Darunter ein donutförmiger Mantel 2.900 Kilometer dick. Anstelle von Teig besteht es aus zähflüssigem geschmolzenem Gestein, das auf geologischer Zeitskala sehr langsam fließt. „Es bewegt sich ungefähr so schnell, wie Ihre Fingernägel wachsen“, erklärt Marone.,
Im Zentrum der Erde liegt ein zweiteiliger Kern. „Der innere Teil ist ungefähr so groß wie unser Mond“, sagt Marone, “ und hat eine Dichte von im Wesentlichen Stahl.“Der äußere Kern, der ihn umgibt, ist ein Ozean aus flüssigem Metall mit einer Dicke von 2.300 Kilometern. Die Erdrotation lässt diesen Ozean fließen und wirbeln, und das sich bewegende Metall erzeugt das Magnetfeld des Planeten.
Die meiste Wärme der Erde wird im Mantel gespeichert, sagt Marone, und es gibt vier Quellen, die sie heiß halten., Erstens gibt es die Wärme, die übrig bleibt, als die Schwerkraft einen Planeten zum ersten Mal aus der Wolke heißer Gase und Partikel im Vor-Erde-Raum kondensierte. Als die geschmolzene Kugel vor etwa 4 Milliarden Jahren abkühlte, verhärtete sich die Außenseite und bildete eine Kruste. Der Mantel kühlt immer noch ab.
„Wir glauben jedoch nicht, dass diese ursprüngliche Wärme ein großer Teil der Wärme der Erde ist“, sagt Marone. Es trägt nur 5 bis 10 Prozent der Gesamtmenge bei, “ ungefähr die gleiche Menge wie Gravitationswärme.,“
Um die Gravitationswärme zu erklären, erinnert Marone erneut an das Bild der heißen, frisch gebildeten Erde, die keine gleichmäßige Dichte hatte. In einem Gravitationssortierprozess, der als Differenzierung bezeichnet wird, wurden die dichteren, schwereren Teile in die Mitte gezogen und die weniger dichten Bereiche nach außen verschoben. Die durch diesen Prozess erzeugte Reibung erzeugte beträchtliche Wärme, die wie die ursprüngliche Wärme immer noch nicht vollständig abgeführt wurde. Dann gibt es latente Hitze, sagt Marone. Dieser Typ entsteht durch die Ausdehnung des Kerns, wenn die Erde von innen nach außen abkühlt., So wie gefrorenes Wasser zu Eis wird, wird dieses flüssige Metall fest—und fügt dabei Volumen hinzu. „Der innere Kern wird alle tausend Jahre um etwa einen Zentimeter größer“, sagt Marone. Die durch diese Expansion freigesetzte Wärme sickert in den Mantel ein.
Bei all dem, sagt Marone, wird die überwiegende Mehrheit der Wärme im Erdinneren—bis zu 90 Prozent—durch den Zerfall radioaktiver Isotope wie Kalium 40, Uran 238, 235 und Thorium 232 im Mantel angeheizt. Diese Isotope strahlen Wärme aus, wenn sie überschüssige Energie abwerfen und sich in Richtung Stabilität bewegen., „Die durch diese Strahlung verursachte Wärmemenge entspricht fast der gemessenen Gesamtwärme, die von der Erde ausgeht.“
Radioaktivität ist nicht nur im Mantel, sondern auch in den Gesteinen der Erdkruste vorhanden. Zum Beispiel, erklärt Marone, ein 1 Kilogramm schwerer Granitblock auf der Oberfläche strahlt eine winzige, aber messbare Wärmemenge aus (etwa so viel wie a.000000001-watt-Glühbirne) durch radioaktiven Zerfall.
Das mag nicht viel erscheinen. Aber angesichts der Weite des Mantels summiert es sich, sagt Marone.,
Irgendwann Milliarden von Jahren in der Zukunft, sagt er voraus, könnten Kern und Mantel genug abkühlen und erstarren, um die Kruste zu treffen. Wenn das passiert, wird die Erde ein kalter, Toter planet wie der Mond.
Lange vor einem solchen Ereignis wird sich die Sonne jedoch wahrscheinlich zu einem roten Riesenstern entwickelt haben und groß genug geworden sein, um unseren schönen Planeten zu verschlingen. Zu diesem Zeitpunkt spielt jede Wärme, die im Mantel verbleibt, kaum eine Rolle.