Neue Daten: Erdmagnetfeld ändert sich schnell (Animation)

Am 22. November 2013 hob eine russische Rockot-Trägerrakete vom Weltraumbahnhof Plessezk in Nordwestrussland ab, um die drei »Schwarm-Satelliten« der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA in einen niedrigen Orbit zu verfrachten. Bei diesen jeweils rund 500 Kilogramm schweren Nutzlasten handelt es sich um drei identische Satelliten, die als spezialisiertes Trio einer besonders genauen Vermessung des Erdmagnetfelds dienen. Das Swarm-Projekt registriert nicht nur die Stärke und Ausrichtung des Feldes, sondern auch seine zeitlichen Veränderungen. Aus diesen Daten wollen Wissenschaftler entsprechende Tendenzen für die Zukunft herauslesen.

Wie wird sich das irdische Feld entwickeln? Immer noch besteht in Fachkreisen einige Uneinigkeit darüber, wann und wie schnell sich das Magnetfeld unseres Planeten wirklich umkehren kann. Fakt ist, dass dies im Verlauf der Erdgeschichte wiederholt geschehen ist und dass die mit dem Feld verbundene, wesentliche Schutzfunktion für das irdische Leben in solchen Phasen jeweils zwangsläufig eingeschränkt war. Die letzte vollständige Feldumkehr ereignete sich vor rund 780 000 Jahren. Eigentlich wäre ein vergleichbares Ereignis bereits überfällig. Vor etwa 41 000 Jahren sah es zeitweilig so aus, als ob das Feld einen neuen Wechsel vollziehen würde, doch kam der Prozess damals – und wohl noch öfter – plötzlich zum Erliegen. An einigen Orten der Erde scheint jedenfalls seinerzeit eine temporäre Umkehr sehr schnell eingesetzt zu haben. Erst vor wenigen Jahren stellten Forscher weltweit ein derlei zügiges Ereignis fest.

 

 

Die zunächst lediglich nahe dem Ort Laschamp festgestellte Anomalie zeigte sich schließlich auch in der Region des Schwarzen Meeres, im Nordatlantik, im Südpazifik, auf Hawaii und andernorts. Es schien ganz so, als ob das Erdmagnetfeld damals tatsächlich global Anlauf genommen hätte, um den Wechsel innerhalb kurzer Zeit zu vollziehen. Dann aber pendelte es wieder zur alten Polung zurück. Kein Polsprung also, sondern eine geomagnetische Exkursion. Während Geophysiker zunächst noch von einer Ereignisdauer im Bereich von etwa 1000 Jahren ausgingen, wiesen neuere Bohrkernanalysen auf eine Spanne von nur 250 Jahren für die Umpolung. Einige Wissenschaftler berichten sogar über noch wesentlich kürzere Zeiten.

 

Insgesamt mehren sich die Zeichen für die Möglichkeit überraschend zügig ablaufender Feldwechsel. Das zeigen auch die aktuellen Swarm-Daten. Nach nunmehr über zwei Jahren dieser Mission, die sich dem seit 2000 durchgeführten deutschen CHAMP-Projekt anschließt, liegen bereits detaillierte Feldkarten vor. Die drei Satelliten sind in der Lage, die verschiedenen Signale aus dem Erdfeld zu unterscheiden und festzustellen, welche davon aus dem Erdkern stammen, welche aus dem Mantel, aus der Erdkruste oder auch aus Ionosphäre und Ozeanen. Das unsichtbare Netz um unsere Erde erzeugt komplexe Kräfte, die sich natürlich auch auf das Leben hier auswirken.

Aktuelle Animationen veranschaulichen die Stärke des Erdmagnetfelds und seine Veränderungen in der Zeitspanne zwischen 1999 und 2016. Dabei wird ersichtlich, dass sich das Feld in hohen Breiten über Nordamerika um rund 3,5 Prozent abgeschwächt hat, während es über Asien um etwa zwei Prozent an Stärke gewonnen hat. Die berühmte »Südatlantische Anomalie«, innerhalb derer das Magnetfeld am schwächsten ist, hat sich unablässig in westliche Richtung fortbewegt und dabei um weitere zwei Prozent abgeschwächt. Und der magnetische Nordpol wandert in östliche Richtung, gen Asien. Aus einer zweiten Animation geht hervor, wie schnell die Feldänderung abläuft. Dabei stellt sich heraus, dass sie sich in der Nähe von Südafrika verlangsamt, doch über Asien beschleunigt.

 

Der heute gängigen Theorie zufolge entsteht das irdische Magnetfeld innerhalb eines Ozeans geschmolzenen, flüssigen Eisens, der den äußeren Kern unseres Planeten bildet – rund 3000 Kilometer unter unseren Füßen. Wie der rotierende Leiter eines Fahrraddynamos erzeugt dieser Eisenozean elektrische Ströme und sich ständig ändernde elektromagnetische Felder. Sie hängen davon ab, wie das flüssige Eisen im äußeren Erdkern fließt und schwingt.

 

Die Projekt-Wissenschaftler zeigen sich nun nicht nur begeistert von der Präzision der Swarm-Messungen, sondern auch überrascht von den beobachteten Veränderungen. So erklärt der am Raumfahrtinstitut der Technischen Universität Dänemarks (DTU, Lyngby) als Spezialist für Geomagnetismus tätige Wissenschaftler Chris Finlay: »Unerwartet haben wir hier schnelle örtliche Feldwechsel gefunden. Sie scheinen auf beschleunigtes flüssiges Metall zurückzugehen, das innerhalb des Kerns fließt.«

 

Dass sich das irdische Magnetfeld schnell umkehren kann, ziehen Forscher wie gesagt zunehmend in Erwägung. Möglicherweise steht die nächste Feldumkehr bereits eher bevor, als lange Zeit vermutet. Das Erdmagnetfeld bietet einen effektiven Schutz vor kosmischer Strahlung und elektrisch geladenen Teilchen des Sonnenwinds. Dieser Schutz lässt bei einer Umkehr sehr deutlich nach. Forscher geben allerdings weitgehend Entwarnung: Unser Feld schwindet nach allem, was man heute weiß, nicht vollständig.

 

Selbst während einer akuten Umpolungsphase bleiben demnach rund zehn Prozent der ursprünglichen Feldstärke erhalten. Genug, um keiner Gefahr ausgesetzt zu sein. Tatsächlich hat das Leben auf der Erde bis heute überdauert, trotz wiederholter geomagnetischer Wechsel. Sie dürften in frühen Zeiten sogar auch vorteilhafte Mutationen angeregt und die Weiterentwicklung des Lebens gefördert haben.

 

Bei bereits hochentwickelten Lebensformen bliebe nach oben allerdings nur noch relativ wenig Spielraum, sodass nachteilige Mutationen mit der Zeit immer wahrscheinlicher wurden. Und wie weit unsere heutige, nicht zuletzt technologisch überzüchtete Gesellschaft mit einer schnellen Feldumkehr klarkommt, bliebe wohl erst noch zu beantworten.

Quelle: Kopp Online