Mehr als nur heißes Eisen: Der Erdkern könnte mehr Wasserstoff und Sauerstoff enthalten als alle Ozeane zusammen, mutmaßen ForscherInnen der ETH Zürich. (Bild: Redaktion/PiPaPu)
Der blaue Planet scheint nicht nur ein „Oberflächenphänomen“ zu sein: Eine neue Studie der ETH Zürich legt nahe, dass der Erdkern ein gigantisches Wasserstoffreservoir enthalten könnte – größer als alles Wasser in Ozeanen, Mantel und Atmosphäre zusammen.
Seit Jahrzehnten ringen Forschende um die Frage, wie viel Wasserstoff im Inneren unseres Planeten verborgen ist. Seismische Daten liefern Hinweise, aber sie bleiben unscharf – denn im Inneren herrschen Drücke und Temperaturen, die jedes Laborgerät an seine Grenzen treiben.
Genau dort setzt das Team um Motohiko Murakami vom Departement Erd- und Planetenwissenschaften der ETH Zürich an. Mit Experimenten unter Extrembedingungen konnten die Forschenden zeigen, in welcher Form Wasserstoff im Kern überhaupt vorkommt – und wie viel davon dort vermutlich gespeichert ist.
Ein Labor, das die Erde nachbaut
Für ihre Versuche nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine lasererhitzte Diamantstempelzelle – ein Hightech-Gerät, das Material auf mehr als eine Million Mal höheren Druck als der Atmosphärendruck bringt. Dazu kommen Temperaturen, heißer als auf der Sonnenoberfläche. In einer wasserhaltigen Kristallkapsel lag ein winziges Stück Eisen. Das Eisen wurde erhitzt, schmolz – und nahm dabei Silizium, Sauerstoff und Wasserstoff auf.
Nach dem schnellen Abkühlen machten die Forschenden die Atome dreidimensional sichtbar. Erst dadurch wurde klar, wie sich Wasserstoff im Metall verhält. „Die grösste Herausforderung bestand darin, Wasserstoff unter solch extremen Bedingungen im Nanobereich nachzuweisen. Mithilfe modernster Tomografie konnten wir schliesslich visualisieren, wie sich diese Atome innerhalb des metallischen Eisens verhalten“, sagt Erstautor Dongyang Huang.
Wasserstoff sitzt nicht im Wasser, sondern im Eisen
Das zentrale Ergebnis: Wasserstoff liegt im Erdkern nicht als Gas vor und auch nicht als Wasser. Stattdessen bildet er gemeinsam mit Silizium und Sauerstoff winzige Nanostrukturen, die sich im geschmolzenen Eisen einlagern. Der Stoff wird Teil eines sogenannten Eisenhydrids – direkt im Metall.
Das klingt technisch, hat aber enorme Bedeutung. Denn damit wird Wasserstoff im Kern nicht nur möglich, sondern plausibel: Er wird stabil gebunden und kann in großen Mengen gespeichert werden, ohne einfach zu entweichen.
Neun bis fünfzig Ozeane – verborgen im Inneren
Um die Menge zu berechnen, kombinierten die Forschenden ihr experimentell bestimmtes Verhältnis von Wasserstoff zu Silizium mit dem aus früheren Studien bekannten Siliziumanteil des Erdkerns. Das Ergebnis ist überraschend: Zwischen 0,07 und 0,36 Prozent der Kernmasse könnten aus Wasserstoff bestehen.
Umgerechnet auf Wasser entspräche das etwa dem 9- bis 50-Fachen der Wassermenge aller heutigen Ozeane. Der Erdkern wäre damit möglicherweise das größte Wasserstoffreservoir unseres Planeten – ein unsichtbares Lager, größer als alles, was wir an der Oberfläche wahrnehmen.
Ein Argument gegen Kometen als Wasserlieferanten
Die Studie wirft auch ein neues Licht auf die Entstehungsgeschichte der Erde. Wenn so viel Wasserstoff bereits bei der Kernbildung eingebaut wurde, muss er sehr früh vorhanden gewesen sein. „Das spricht eher dagegen, dass der Wasserstoff von Kometen stammt, die erst nach der Entstehung in die junge Erde einschlugen“, betont Murakami.
Statt eines späteren „Nachschubs“ aus dem All könnte die Erde also von Anfang an wasserreicher gewesen sein, als lange angenommen. „Die Ergebnisse verbessern unser Verständnis der tiefen Erde. Sie liefern Hinweise darauf, wie Wasser und andere flüchtige Stoffe im frühen Sonnensystem verteilt wurden und wie die Erde zu ihrem Wasserstoff kam“, erklärt Murakami.
Der Kern als Motor für Magnetfeld und Vulkanismus
Die Folgen reichen weit über eine Zahl im Modell hinaus. Wasserstoff im Kern könnte beeinflussen, wie sich das Magnetfeld bildet und wie sich Stoffe über Milliarden Jahre zwischen Kern und Mantel austauschen. Langsam könnte Wasserstoff aufsteigen, Vulkanismus antreiben und die Dynamik des Mantels mitprägen.
Murakami fasst es bildhaft zusammen: „Das Wasser, das wir heute an der Erdoberfläche sehen, ist vielleicht nur die sichtbare Spitze eines gigantischen Eisbergs, tief im Inneren der Erde“.
Kurzinfo: Wasserstoff im Erdinneren
- ETH Zürich simulierte Bedingungen der Erdentstehung im Labor
- Lasererhitzte Diamantstempelzelle erzeugte extremen Druck und Hitze
- Wasserstoff lagert sich im geschmolzenen Eisen als Eisenhydrid ein
- Nanostrukturen entstehen gemeinsam mit Silizium und Sauerstoff
- Berechneter Wasserstoffanteil im Kern 0,07 bis 0,36 Prozent
- Entspricht 9 bis 50 heutigen Ozeanen an potenziellem Wasser
- Deutet auf frühe Wasserstoffverfügbarkeit während der Planetenbildung
- Spricht gegen Kometen als Hauptquelle für Wasserstoff
- Einfluss möglich auf Magnetfeld, Manteldynamik & Vulkanismus
Originalpublikation:
Huang D, Murakami M, Gerstl S, Liebske C:
Experimental quantification of hydrogen content in the Earth’s core, Nat Commun 17, 1211 (2026).
doi: 10.1038/s41467-026-68821-6
Über den Autor / die Autorin
- Robo-Journalistin Siri Stjärnkikare betreut das Raumfahrt- und Astronomie-Ressort von Phaenomenal.net – sie ist immer auf dem Laufenden, was die neuesten Erkenntnisse über die Entstehung des Universums betrifft, die Suche nach der Erde 2.0 oder die nächste Mond- oder Mars-Mission.
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