Eine Reise zum Mittelpunkt der Erde mit Jules Verne

Am 8. Februar 1828 wird Jules-Gabriel Verne in der französischen Hafenstadt Nantes geboren. Bekannt ist er bis heute dank seiner fantastischen Reiseromanen, in denen er Elemente der Science-Fiction einarbeitet. So durchqueren seine Helden die Ozeane in einem U-Boot, angetrieben durch eine unerschöpflichen Energiequelle, fliegen zum Mond, umrunden die Welt in nur 80 Tagen und dringen schließlich in das unbekannte Innere der Erde ein.

Die Entdeckung einer Kristallhöhle, aus “Reise zum Mittelpunkt der Erde” (1864).

Aus dem erhaltenen Briefwechsel mit seinem Herausgeber wissen wir, dass Verne zwischen Januar und August 1864 an “Reise zum Mittelpunkt der Erde” arbeitet. In der Erzählung gelingt es Professor Otto Lidenbrock, zusammen mit seinem Neffen Axel, durch den Krater des isländischen Snæfellsjökull tief ins Erdinnere vorzudringen. Ungefähr 50 Kilometer unterhalb der Sedimentschichten der äußeren Erdkruste entdecken sie eine gigantische Höhle im Granitgestein. Hier bauen sie sich ein Floß aus “fossilen Palmbäumen” um das Lidenbrock Meer zu überqueren. Im Wasser tummeln sich Geschöpfe, die auf der Erdoberfläche schon lange ausgestorben sind.

Vernes Reisebeschreibung beruht auf Forschung verschiedener zeitgenössischer Geologen. Darunter Alcide d’Orbigny, der als einer der ersten Stratigrafen die Sedimentschichten mithilfe von Fossilien einordnet, der Strukturgeologe Elie de Beaumont, der die Bildung von Gebirgssystemen wie den Alpen untersucht, und sein Schüler Charles Sainte-Claire Deville, ein berühmter Vulkanologe.

Der Einstieg in die Unterwelt durch einen Vulkan passt zur damaligen geologischen Vorstellung des Erdinnerens. Vulkane sind durch Schlote direkt mit der Magmakammer und dem Erdinneren verbunden. Bei einer Eruption entleeren sich diese, der Vulkan erlöscht und zurück bleiben die Stollen und Schächte, die als Zugang genutzt werden können. Heute wissen wir, dass solche Hohlräume zu eng und zu instabil sind um als Durchgänge genutzt zu werden. Besonders in großer Tiefe drückt das Gewicht des Gesteins eventuell offene Hohlräume einfach zusammen.

Geologischer Schnitt durch den Ätna, aus August Sieberg “Einführung in die Erdbeben- und Vulkankunde Süditaliens” (1914). Der Schnitt zeigt große Verbindungstunnel und vulkanische Gänge zischen den einzelnen Magmakammern.

Die urzeitlichen Landschaften, die unsere Helden durchqueren, sind direkt aus dem Buch „Terre avant le déluge“, von Louis Figuier 1864 veröffentlicht, entnommen.

Die geologische Expedition entdeckt während ihres Abstiegs auch Fossilien in der Reihenfolge, wie sie auch tatsächlich in Sedimentschichten gefunden werden. In den ältesten Schichten des Silurs (vor 443 bis 419 Millionen Jahren) entdeckt Lidenbrock primitive Pflanzen wie “Fucus”* und Bärlappgewächse. In den Schichten des Devon (419 bis 358 Millionen Jahre) treten die ersten Tiere auf, gefolgt im Karbon (358 bis 298 Millionen Jahre) von den Steinkohle-Wäldern mit Urfarne, Kalamiten sowie Siegel- und Schuppenbäume. Schließlich entdecken sie (hier verlässt Verne die reine Wissenschaft um in die Fiction überzuleiten) sogar lebende Saurier, Mammuts und Urmenschen.

Reise zum Mittelpunkt der Erde wird 1959 verfilmt. Kurioserweise wird im Film aus dem deutschen Otto Lidenbrock der schottische Geologe Oliver Lindenbrook und aus dem Assistenten Alex wird Alec. Tatsächlich wurde die praktische Geologie im späten 19. Jahrhundert mehr von britischen Geologen beeinflusst als von den Deutschen, die sich eher auf theoretische Aspekte konzentrierten.

Ist aber eine Reise zum Mittelpunkt der Erde, wie Verne sie sich vorstellte, überhaupt möglich? Schließlich gibt es heute U-Boote mit Nuklearantrieb, der Mensch hat den Mond betreten und auch eine Umrundung der Erde ist mittels Raumstation in wenigen Stunden möglich.

Das tiefste bekannten Höhlensystem ist die Kruber-Höhle im Gagrinsky Gebirge, West-Kaukasus. Sie ist bis auf einer Tiefe von 2.191 Metern erforscht, reicht aber wahrscheinlich noch tiefer. Die tiefsten von Menschenhand gegrabene Stollen sind die TauTona und Savuka Goldminen in Südafrika, die 3.900 Meter tief reichen.

Im Mai 1979 wurde in der ehemaligen Sowjetunion das geheime Projekt “SG-3” gestartet. Das Bohrprojekt sollte die Mohorovicic-Diskontinuität – der Übergangsbereich zwischen Erdkruste und Erdmantel in 15 bis 35 Kilometern Tiefe – erreichen. Im Jahre 1989 wurde das Projekt allerdings wegen technischen und finanziellen Problemen aufgegeben. Bei einer Tiefe von 12.261 Metern war vorläufig Schluss. Die erreichte Teufe entspricht allerdings nicht mal 0,2% des Erdradius.

Eine geradezu fantastische Lösung um das Erdinnere zu erforschen hat sich der neuseeländischer Planetologe David J. Stevenson ausgemalt. Er schlägt vor, eine Sonde mittels ein paar Hunderttausend Tonnen flüssigen Eisens zum äußeren Rand des Erdkerns zu schicken. Man müsste nur eine Erdspalte mit dem Metall füllen, die Sonde darin versenken, und die Schwerkraft würde dann den Rest erledigen. Das Gewicht der Eisenmasse würde die Sonde durch die Erdkruste drücken und auch durch den Erdmantel, der vorwiegend aus weniger dichten Gestein besteht. Erst beim Erdkern, der auch aus Metall besteht, wäre der Dichteunterschied zu gering, und die Reise zu Ende.

Die ganze Mission, so Stevenson, würde nicht mal eine Woche brauchen, um die 3.200 Kilometer bis zum Rand des Erdkerns zurückzulegen. Der einzige Haken an der Sache ist, dass es noch keine Sonde gibt, die die nötigen Temperaturen und Druck aushalten könnte. Und die Finanzierung eines solchen Projekts steht zurzeit auch in den Sternen.

*Erst im Jahre 1881 erkennt der Schwedische Paläontologen Alfred Nathorst, dass Fuciús kein primitive Alge ist, sondern Abdrücke von Grabgängen eines wurmartigen Organismus.

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David Bressan ist freiberuflicher Geologe hauptsächlich in oder, wenn wieder mal ein Tunnel gegraben wird unter den Alpen unterwegs. Während des Studiums der Erdwissenschaften in Innsbruck, bei dem es auch um Gletscherschwankungen in den vergangen Jahrhunderten ging, kam das Interesse für Geschichte dazu. Hobbymäßig begann er daher über die Geschichte der Geologie zu bloggen.

18 Kommentare

  1. Ich habe da mal eine Frage, die eine Folge des Klimawandels, nämlich den Anstieg des Meeresspiegels, vielleicht entschärft:

    Hätte es geologische Folgen, wenn wir Gebiete, wie z.B. das nordamerikanische Death Valley, mittels eines schiffbaren Kanals wieder unter Wasser bringen?

  2. Wobei “schiffbarer Kanal” nur dafür stehen soll, dass wir uns noch nicht anmaßen dürfen einen Bypass für die klimabedingenden Ströme anlegen zu können!?

  3. Dieser Jules Verne war nicht nur ein Buchautor, der hatte auch Visionen, von denen viele eigetroffen sind.
    Die schwimmende Stadt z.B. das sind die heutigen Kreuzfahrtschiffe.

    Die Reise zum Mittelpunkt der Erde. Man muss ja nicht gleich so tief graben, auf jeden Fall ist unser Erdinneres unerforscht. Und da man jetzt im Gestein sogar Bakterien findet , in 1000 m Tiefe, da sollte man weitermachen.

    Um jetzt ins Fantastische abzugleiten, wir wissen dass die Kontinentalverschiebung auch Randgebiete von Kontinenten hat verschwinden
    lassen. Da könnte es doch durchaus sein, dass es eine “menschliche Kultur” noch vor den Neandertalern gegeben hat die einer Subduktionszone untergegangen ist.

  4. Zur Frage der Flutung des Death Valley: Dieses Tal hat grob geschätzt ein Volumen von deutlich < 100 km³ (80 km Nord-Süd x 11 km Ost-West * 0,08 km max. Tiefe unter NN).

    Das entspricht ganz grob etwa der Verdunstungsmenge der Ozeane in einer Woche.

    Das lokale Klima im Death Valley dürfte davon leicht beeinflußt werden (https://what-if.xkcd.com/152/)- im Zusammenhang mit dem globalen Klimawandel ist diese Menge absolut irrelevant

  5. Danke 😐👍 eine schöne Berechnung, aber das Death Valley ist ja nur ein Vorschlag von mehreren auf unserem Planeten.

  6. Volumen Polareis Antarktis: ca 27 Mio km³ (Grönland und Arktis kannst du dir selbst raussuchen), entspricht Größenordnung 1*10⁶ Death Valleys. Die lassen sich schwerlich finden, aber wenn wir die norddeutsche Tiefebene mitnehmen, langt’s vielleicht…

  7. Nicht nur die norddeutsche Tiefebene ist futsch wenn wir unser “Zusammenleben” nicht verändern und das Eis abtauen lassen.

  8. Eine Reise eines massiven Körpers nicht zur Mitte der Erde, sondern durch die ganze Erde hindurch wäre möglich ohne dass wir viel davon bemerken würden – dann nämlich, wenn der Körper extrem dicht wäre wie das bei einem primordialen schwarzen Loch der Fall ist. Primordiale schwarze Löcher sind hypothetische, zu schwarzen Löchern verklunpte Körper, die sich kurz nach dem Urknall, also der Geburt des Universums, mit fast beliebigen Massen gebildet haben könnten. Eine Miniaturausgabe eines schwarzen Loches könnte beispielsweise die Masse des Bodensees haben, also 4.8*10^13 Kilogramm, doch es wäre nur 0.00000000007129 Millimeter gross und damit wesentlich kleiner als ein Atom. Würde solch ein primordiales schwarzes Loch durch die Erde reisen würden wir fast nichts davon wahrnehmen. In der Wikipedia liest man dazu:

    Es wurde vorgeschlagen, dass ein kleines Schwarzes Loch, das die Erde durchquert, ein nachweisbares akustisches Signal erzeugen würde. Aufgrund des winzigen Durchmessers, der großen Masse im Vergleich zu einem Nukleon und der relativ hohen Geschwindigkeit würden solche primordialen Schwarzen Löcher die Erde praktisch ungehindert durchqueren und den Planeten mit nur wenigen Stößen auf Nukleonen verlassen.

    Für die Berechnung des Durchmessers des schwarzen Lochs mit der Masse des Bodensees habe ich den Schwarzschild Radius Calculator verwendet und für die Masse 4.8*10^13 den Radius 7.129e-5 Nanometer erhalten, was deutlich weniger als ein Atomdurchmesser wäre und nur wenig grösser wäre als ein Atomkerndurchmesser. Der ganze Bodensee wäre als primordiales Loch also kleiner als ein Atom und nur wenig grösser als ein Atomkern.

    Kein Wunder, dass so etwas durch die Erde durchflutschen könnte ohne dass wir viel davon bemerken.

  9. schorsch,
    ich finde es schade, dass das Grönlandeis so nutzlos schmilzt. Man sollte die Eisberge in die Nähe der Sahara transportieren und dann in die tiefergelegenen Gebiete der Sahara. Dort erblüht dann neues Leben.
    Das neue Buch heißt dann : Eis in der Sahara. Juues Verne würde sich freuen.

  10. Martin Holzherr,
    in Nanoskopischer Vergrößerung ist die Erde löchrig wie ein Socken.
    Die Atomkerne haben eine Größe von 10 hoch -15 m. Zum nächsten Atomkern sind es 10 hoch -10m Abstand.
    Das reicht gerade für ein Neutron zum Durchkommen.
    Wir brauchen also einen starken Neutronenstrahler, den wir wie einen Laser auf den Boden richten. Dann nehmen wir eine Stoppuhr und messen wie lange wir brauchen um in 1m Tiefe zu gelangen. Dazu nehmen wir einen Neutronendetektor.
    Angenommen wir brauchen für 1 m 1 Stunde, dann sind wir nach 12756000 Stunden durch die Erde durch.

  11. @hwied: die beste Methode um die Erde zu durchstrahlen benutzt Neutrinofabriken, denn Neutrinos von nicht allzu hoher Energie können die Erde fast ungehindert passieren (sind deswegen aber auch schwer zu detektieren).
    Am besten würde man eine Neutrinofabrik auf einem Schiff installieren, dann könnte man von verschiedenen Standorten aus die Erde durchleuchten und einiges über den Aufbau der Erde lernen. Eine solche Untersuchung der dreidimensionalen Struktur des Erdinnern, nennt man Neutrinotomographie (Im verlinkten Artikel werden kosmische Neutrinos verwendet, nicht Neutrinos aus einer Neutrinofabrik).
    In der Wikipedia wird allerdings ein bescheideneres Ziel für eine Neutrinofabrik genannt: die Aufklärung der Neutrinoumwandlung von einer Neutrinosorte zu einer anderen und daraus die Berechnung der Neutrinomasse und weiterer Eigenschaften von Neutrinos , Zitat:

    Die Neutrinofabrik wird einen ziemlich fokussierten Neutrinostrahl an einem Ort auf der Erde erzeugen und ihn nach unten abfeuern, wahrscheinlich in zwei Strahlen, die von einem rennbahnförmigen unterirdischen Myonenspeicherring in verschiedene Richtungen ausgesendet werden, bis die Strahlen an anderen Punkten wieder auftauchen. Ein Beispiel könnte ein Komplex in Großbritannien sein, der Strahlen nach Japan (siehe Super-Kamiokande) und Italien (LNGS) schickt. An den entfernten Standorten werden die Eigenschaften der Neutrinos untersucht, um festzustellen, wie sich die Neutrinos im Laufe der Zeit entwickeln. Dies wird Informationen über ihre Massen und Eigenschaften der schwachen Wechselwirkung liefern.

  12. Holzherr,
    Super, man nehme meine Neutronen lassen sie als -Betazerfall in ein Proton , ein Elektron und ein Neutrino zerfallen. Das Neutrino nehmen wir als Leitstrahl für die restlichen noch unzerfallenen Neutronen.
    Eine zweite archaische Variante wäre ein Blitzgenerator. Der erzeugt etwa 100 Millionen Volt Spannung. Den Blitz leiten wir in ein schon kleines vorgebohrtes Loch. Der Blitz lässt das Gestein verdampfen, zumindest erzeugt er einen Blitzkanal.
    In der Wüste wäre das Bohren mit einem Hochdruckwasserstrahl angezeigt.
    Wir bekommen das Loch und die Wüste bekommt das Wasser.
    Wenn das alles zu langsam geht, dann fahren wir zum San-Andreas -Graben und helfen nach.

  13. Zitat:

    Ist aber eine Reise zum Mittelpunkt der Erde, wie Verne sie sich vorstellte, überhaupt möglich?

    Antwort: Nein, allein schon die Temperaturen machen das unmöglich. Gemäss Erdkern 1000 Grad heißer als bislang gedacht ist der Erdmantel zwischen 2000 und 3000 Grad heiss, der äussere Erdkern ist über 3800 Celsius heiss und der Innere hat gerade die Temperatur der Sonnenoberfläche, nämlich 6000 Grad. Diese hohen Temperaturen gehen auf 2 Quellen zurück: 1) die Wärme, die bei der Entstehung der Erde freigesetzt wurde, die sogenannte primordiale Wärme 2) den radioaktiven Zerfall von vor allem Thorium und Uran. Die Erde gibt über die Oberfläche etwa 47 Terawatt Leistung ab und die beiden erwähnten Wärmequellen 1) und 2) scheinen ähnliche Beiträge zu dieser Leistungsabgabe zu leisten.

    Irgendwann wird der Erdmantel sich aber so abkühlen, dass die Erde erstarrt und die Plattentektonik stoppt, unter anderem weil der radioaktive Zerfall von Uran-235 im Erdinnern abnimmt. Das wird in etwa 1.5 Milliarden Jahren der Fall sein. Ohne Plattentektonik gibt es aber auch keinen funktionierenden Kohlenstoffzyklus und damit kein Leben mehr. Allerdings wird es in 1.5 Milliarden Jahren auf der Erde ohnehin zu heiss sein, weil die Sonne heisser wird und sich ausdehnt.

    Eigenartig eigentlich, dass alles so gut aufeinander abgestimmt ist und dass bis jetzt das Klima auf der Erde mehrheitlich angenehm war, in den nächsten 1 Milliarden Jahren aber alles zu seinem Ende kommt: das angenehme Klima und die Plattentektonik.

    • Ergänzung: aus dem Obigen ergibt sich, dass weltweit etwa 47 Terawatt an geothermischer Leistung zur Verfügung steht. Die Menschheit erzeugt aber gerade etwa 17 Terawatt Leistung für den eigenen Energieverbrauch. Das zeigt, dass Geothermie als Energiequelle weltweit nie sehr bedeutend werden wird, denn schon heute verbrauchen wir 1/3 der Leistung, die die Geothermie weltweit zur Verfügung stellt.

      • Korrektur, Präzisierung: Die oben genannten 47 Terawatt geothermische Leistung sind die natürlicherweise von der Erde an die Oberfläche abgegebene innere Wärme. Der Mensch könnte diesen Wert aber durch seine geothermischen Kraftwerke durchaus erhöhen. Allerdings mit der Folge, dass der Untergrund dadurch schneller auskühlt und über die Jahrzehnte die Geothermie weniger effizient wird, weil die angezapfte Wärmequelle schwächer wird.

        Die grösste Gefahr, die von der Geothermie ausgeht sind aber die durch solche Bohrungen provozierten Erdbeben von denen das Erdbeben von 2017 in Südkorea das bedeutendste war und zur Evakuierung von mehr als 1700 Einwohnern der Stadt Pohang führte. Zitat:

        An einem Novembernachmittag im Jahr 2017 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 5,5 die südkoreanische Stadt Pohang, wobei Dutzende von Menschen verletzt und mehr als 1.700 Bewohner der Stadt in Notunterkünfte gezwungen wurden. Untersuchungen zeigen nun, dass die Entwicklung eines geothermischen Energieprojekts die Schuld trägt.

  14. Holzherr,
    die Zeitangaben sind nur gültig, wenn die Erdbahn sich nicht verändert.
    Nehmen wir an, die Erdbahn verändert sich, weil ein Zwergplanet in den nächsten 500 000 Jahren aus dem Kuiper-Gürtel aus seiner Bahn geworfen wird, er wird stark ellyptisch, kreuzt die Jupiterbahn, rammt fast den Mars, saust an der Sonne vorbei und bei seinem Rückflug zum Kuipergürtel verändert er die Erdumlaufbahn, dass die Erde um 50 Mio. Km näher in Richtung Mars kommt. Und schon droht die nächste Eiszeit.

    • @hwied: ich betrachte nur den optimistischsten Fall und der bedeutet, dass es spätestens in 1 Milliarde Jahre ungemütlich wird auf der Erde.

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