Das Erdmagnetfeld kann sich 10-mal schneller verschieben als gedacht, zeigen Simulationen

Die schnellste Verschiebung des Erdmagnetfeldes betrug vor 39.000 Jahren 2,5 Grad pro Jahr.

Erdmagnetfeld
Das Erdmagnetfeld verschiebt sich schneller als gedacht

Veränderungen im Magnetfeld der Erde könnten sich 10-mal schneller vollziehen, als die Wissenschaftler bisher dachten, so eine neue Studie, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.

Das Magnetfeld der Erde könnte sich 10 Mal schneller ändern

Die neue Studie, die von Wissenschaftlern der Universität Leeds und der University of California in San Diego stammt, enthüllt neue Erkenntnisse über den wirbelnden Fluss des Eisens 2.800 Kilometer unter der Erdoberfläche – zusätzlich zu der Frage, wie er die Bewegung des Magnetfeldes des Planeten in den letzten hunderttausend Jahren beeinflusst hat.

Geodynamo Simulationen
Schnelle Richtungsänderungen in zwei Geodynamo-Simulationen und GGF100k

Das Magnetfeld des Planeten wird durch konvektive Ströme geschmolzenen Metalls, die den äußeren Erdkern bilden, erzeugt und in Aktion gehalten. Das sich bewegende flüssige Eisen erzeugt elektrische Ströme, die das globale Feld antreiben, das nicht nur Navigationssysteme unterstützt, sondern auch Leben vor außerirdischer Strahlung abschirmt, während es die Atmosphäre an Ort und Stelle hält.

Dies ist jedoch keine dauerhafte Angelegenheit.

Magnetische Felder: alles bewegt sich, nichts bleibt

Das Magnetfeld der Erde verändert sich ständig. Satelliten in der Umlaufbahn haben uns eine neue Fähigkeit gegeben, seine Verschiebungen zu verfolgen, aber das Feld existierte schon lange bevor wir wussten, wie wir die Aktion aufzeichnen können. Um die Entwicklung des Feldes zu erfassen und sein Verhalten im Laufe der geologischen Zeit zu studieren, untersuchen die Wissenschaftler die Wirkung von Magnetfeldern auf Sedimente, Lavaströme und vom Menschen geschaffene Artefakte.

Es ist nicht einfach, das Signal aus dem Erdkern mit Genauigkeit zu verfolgen, daher werden die mittels Sedimentanalyse geschätzten Feldänderungsraten noch immer heiß diskutiert.

Verwendung von Simulationen zur Untersuchung alter Magnetfelder

Der außerordentliche Professor Chris Davies aus Leeds und Professor Catherine Constable von der Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego, verfolgten einen neuen Ansatz. Sie bündelten ihre Arbeit, kombinierten Computersimulationen des Prozesses der Felderzeugung auf der Erde und veröffentlichten laut phys.org eine Rekonstruktion der zeitlichen Variationen des Erdmagnetfeldes über die letzten 100.000 Jahre.

Magnetfeldänderungen
Statistik der extrem gerichteten Magnetfeldänderungen.

In ihrer neuen Studie stellten die Wissenschaftler fest, dass Richtungsverschiebungen im Erdmagnetfeld mit Raten auftraten, die bis zum Zehnfachen der schnellsten berichteten Variation von bis zu einem Grad pro Jahr betrugen.

Diese schnellen Veränderungen sind mit einer lokalen Schwächung des Magnetfeldes verbunden. Änderungen des Erdmagnetfeldes treten auf, wenn das Magnetfeld der Erde seine Polarität umgekehrt hat oder während geomagnetischer Exkursionen. Dies ist der Fall, wenn die Dipolachse – die den von einem Magnetpol ausgehenden Feldlinien entspricht, die von einem Magnetpol zum anderen fließen – sich weit von den Orten entfernt, die typischerweise als die geographischen Nord- und Südpole betrachtet werden.

Schärfste Veränderung in der bekannten geologischen Geschichte

Das deutlichste Beispiel aus ihrer Studie zeigte eine starke Änderung der Richtung des geomagnetischen Feldes um etwa 2,5 Grad pro Jahr vor 39.000 Jahren. Dabei handelte es sich um eine Verschiebung in Verbindung mit einer lokal schwachen Feldstärke in einer räumlich begrenzten Region nahe der Westküste Mittelamerikas nach einer globalen Laschamp-Exkursion – das ist eine kurze Umkehrung des Erdmagnetfeldes.

Dies geschah vor etwa 41.000 Jahren. Und die gründliche Analyse des Teams deutet darauf hin, dass die schnellsten Richtungsänderungen mit der Bewegung der umgekehrten Flussflecken auf der Oberfläche des flüssigen Kerns zusammenhängen. Diese sind in tieferen Breitengraden vorherrschend, was bedeutet, dass sich zukünftige Veränderungen solch schneller Richtungsänderungen wahrscheinlich auf äquatoriale Zonen konzentrieren werden.

„Wir haben ein sehr unvollständiges Wissen über unser Magnetfeld vor 400 Jahren“, sagte Professor Davies von der School of Earth and Environment. „Da diese schnellen Veränderungen einige der extremeren Verhaltensweisen des flüssigen Kerns darstellen, könnten sie wichtige Informationen über das Verhalten des tiefen Erdinneren liefern.

Weitere Studie über nicht-stabile Magnetfelder auf der Erde erforderlich

Constable fügte der Stimmung hinzu: „Zu verstehen, ob Computersimulationen des Magnetfeldes das physikalische Verhalten des geomagnetischen Feldes, wie es aus geologischen Aufzeichnungen abgeleitet wird, genau widerspiegeln, kann sehr schwierig sein.

„Aber in diesem Fall konnten wir in einer Reihe von Computersimulationen eine ausgezeichnete Übereinstimmung sowohl bei den Änderungsraten als auch bei der allgemeinen Lokalisierung der extremsten Ereignisse nachweisen. Eine weitere Untersuchung der sich entwickelnden Dynamik in diesen Simulationen bietet eine nützliche Strategie, um zu dokumentieren, wie solche schnellen Veränderungen auftreten und ob sie auch in Zeiten stabiler magnetischer Polarität, wie wir sie heute erleben, gefunden werden.

Es ist nicht umstritten zu sagen, dass der Kompass nicht auf den wahren Norden zeigt. Und so unrealistisch es auch sein mag, von unseren Kompassen zu erwarten, dass sie sich wild drehen, wie in einem Science-Fiction- oder Fantasy-Streifen – die Idee einer schnellen Veränderung des Erdmagnetfeldes ist in der Wissenschaft heute mehr denn je verankert.